Industrielle Abwärme nutzen

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Es liegt ein Schatz in Good Old Germany. Er hat einen Energie-Wert von geschätzten 476 Peta Joule, das sind 476 Billiarden Joule oder zum leichteren vorstellen 11,76 Milliarden Tonnen schweren Heizöls. Was einem derzeitigen Marktwert von 9,34 Billionen USD entspricht* (europäische Billionen wohlgemerkt).

Oder auch: 18% der Wärme die pro Jahr in unserer Industrie eingesetzt wird verschwindet auf nimmer wieder sehen durch den Schornstein. Industrielle Prozess Abwärme nennt das der Fachmann und die gilt es zu nutzen. Wir zeigen in diesem Artikel wie das gelingen kann und welche technischen Voraussetzungen hierzu nötig sind.


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Auf Schatzsuche in der deutschen Industrie

Der Endenergieeinsatz für industrielle Prozesswärme betrug mit gut 1600 PJ im Jahre 2007 etwa zwei Drittel des Endenergiebedarfs der deutschen Industrie.

Bei vielen dieser Prozesse entsteht Abwärme. Abwärmequellen können Produktionsmaschinen oder -Anlagen sein, die Verlustwärme an die Umgebung abstrahlen, Öfen, Abwässer aus Wasch-, Färbe- oder Kühlungsprozessen, aber auch Kühlanlagen, Motoren oder die in Produktionshallen anfallende Abluft.

Neben passiven Wärmenutzungen gibt es weitere Nutzungsmöglichkeiten: Aus der Abwärme kann Strom erzeugt werden, es kann zusätzliche hochwertige Energie (beispielsweise Strom oder Gas) zugeführt werden, um mittels einer Wärmepumpe die Temperatur auf ein nutzbares Niveau zu heben, oder es kann mittels Absorptionskälteanlagen Kälte erzeugt werden.

Überträgt man Ergebnisse einer norwegischen Studie auf die deutsche Industriestruktur, so erhält man für die deutsche Industrie ein technisch-wirtschaftliches Abwärmepotenzial bei Temperaturen größer 140°C von 316 PJ pro Jahr oder 12% des industriellen Endenergieeinsatzes und weitere 160 PJ pro Jahr zwischen 60 und 140°C.

Neben diesen Potenzialen, die vorrangig in großen Unternehmen anfallen, gibt es große Potenziale auch in kleinen und mittleren Unternehmen.

Wir wollen mit unserer Serie „Industrielle Abwärme nutzen“ Anhang von konkreten Beispielen aufzeigen, wie industrielle Abwärme für mittelständige Industrieunternehmen zu nutzen ist und welche Einsparungspotenziale damit verbunden sein können.

Effizienzsteigerung Abwärme nutzen

Im wesentliche ist mit der Nutzung der eigenen Abwärme für Unternehmen eine deutliche Steigerung der Effizienz verbunden. Folgende Vorteile kann ein Unternehmen aus der Nutzung der Abwärme ziehen:

– eine Reduzierung des Energiebedarfs bzw. der Energiekosten,
– eine damit einhergehende Verbesserung der Produktivität,
– eine Verringerung der Umweltbelastung,
– eine größere Unabhängigkeit von der externen Energieversorgung und
– geringere Aufwendungen für Heiz- und Rückkühlsysteme, falls Abwärme
dauerhaft und zuverlässig genutzt werden kann.

Bei der Erzeugung von Strom und Kälte sind allerdings vergleichsweise hohe Abwärmetemperaturen (bei Strom: mind. 120 °C; bei Kälte: mind. 80 – 100 °C) notwendig, damit ein akzeptabler Wirkungsgrad erzielt werden kann.

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Nutzbare Temperaturniveaus

Was die Eignung von Abwärmequellen angeht, so reicht die Bandbreite von der Abluft aus Räumen mit Temperaturen von 15 °C – 26 °C bis hin zu Abgasen aus Verbrennungs- und Verfahrensprozessen mit Temperaturen von 160 °C – 450 °C.

Eine Wärmerückgewinnung von behei­zter Gebäudeluft kann eine Heizkosten­er­sparnis von 20-30 Prozent einbringen, eine Abwärme-Nutzung in einer Druckerei z.B. kann sogar ein Heizwärme-Überschuss erwirtschaften.

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Wo die Abwärme herkommt

Typische Abwärmequellen in Betrieben sind z. B.:

– Abluft aus Prozessen oder Fertigungsbereichen
– Abwasser aus Prozessen
– Abgase aus Kesselanlagen und anderen Verbrennungsvorgängen
– Kühlwasser aus Produktionsverfahren, Kälteanlagen oder Druckluftkompressoren
– Gleichrichter, Trafos und EDV-Anlagen
– Dampfsysteme
– Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Interessant ist auch eine direkte Abwärmenutzung zur Erwärmung der Raumluft, z. B. bei Rechenzentren oder Druckluftanlagen in Gewerbegebäuden. Hier kommt es besonders darauf an, die Anlage richtig zu platzieren. Berücksichtigt werden müssen dabei auch die Auswirkungen auf die sommerlichen Kühllasten im Gebäude. Hier bietet sich eine umschaltbare Lüftungsanlage an, die die Abwärme wahlweise in das Gebäude oder hinaus leitet.

Kraft und Wärme koppeln

Um eine wichtige Form der Abwärmenutzung handelt es sich bei der Kraft-Wärme-Kopplung. Kraft-Wärme-Kopplung ist die Erzeugung von Strom bei gleichzeitiger Nutzung der dabei entstehenden Wärme. Dadurch kann der Energieinhalt des Brennstoffes zu 90 % genutzt werden. Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen werden in der Regel wärmegeführt betrieben und zur Deckung der Grundlast eingesetzt.

Sie sehen, die Möglichkeiten zur Abwärme-Nutzung sind vielfältig und im konkreten Falle komplex.

Wir wollen mit unserer Serie „Industrielle Abwärme nutzen“ Anhand von konkreten Fallbeispielen aufzuzeigen, wie auch mittelständige Unternehmen ihre Abwärme nutzen können. Und welche Einsparpotenziale es gibt.

Lesen Sie deshalb in unserer nächsten Ausgabe: „Backe, backe Kuchen – Industrielle Abwärme für Bäckereien nutzen.“

* Alle Zahlen sind Schätzungen aufgrund einer norwegischen Studie von 2007, die auf die deutsche Industrie übertragen wurde. Eine Studie bezogen auf die deutsche Industrie gibt es nicht.

Zum Download. Studie des Bayerischen Landesamtes für Umwelt „Abwärmenutzung im Betrieb“:

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Abwärmenutzung im Betrieb – Download >>

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