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Abwärmenutzung in der Industrie
Nachbericht
Abwärmenutzung in der Industrie
Am 8. Dezember 2010 trafen sich über 190 Anwender und Energie-Experten, um über die Abwärmenutzung vor allem in industriellen Prozessen zu diskutieren. Industrie und Gewerbe verbrauchen mit rund 44 Prozent fast die Hälfte der Endenergie in Deutschland. Prozessbedingt geben sie oft einen erheblichen Anteil als Abwärme an die Umwelt ab. Die Nutzung dieser Abwärme durch neue Technologien kann wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll sein. Kostenvorteile ergeben sich hierbei einerseits durch die Energieeinsparung und andererseits durch die Reduzierung von CO2-Emissionen hinsichtlich des Emissionsrechtehandels. Innovative Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung und -nutzung rücken deshalb immer stärker in den Fokus der Unternehmen.
Constantin Schirmer (Bild rechts), Manager des Clusters Energietechnik der Bayern Innovativ GmbH, führte die Teilnehmer des Cluster-Forums in die Thematik ein.
Zunächst sei der erste Schritt immer, zu analysieren ob durch Prozessoptimierung der Wärmebedarf reduziert werden könne, war eine der Kernaussagen.
Um die verbleibende Restwärme sinnvoll zu nutzen sind wichtige Kriterien zu beachten. Hier insbesondere der Abgleich von Angebot und Nachfrage, zeitlicher und örtlicher Anfall der Abwärme, Prüfung der Notwendigkeit Speicher einzusetzen um ggf. eine Entkoppelung von Wärmeanfall und Bedarf zu erreichen. Diese grundsätzlichen Aspekte beleuchtete Mark Junge, Geschäftsführer der Limon GmbH. Wesentlich für die Entscheidung in Wärmerückgewinnungsanlagen und Abwärmenutzung zu investieren sind neben energetischen auch wirtschaftliche Aspekte.
Dr. Rolf Diemer, Geschäftsführer der Eproplan GmbH stellte bei ausgewählten Beispielen Investition und Einsparung mit entsprechend kürzeren oder längeren Amortisationszeiten gegenüber. So amortisierten sich z.B. die Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung in einer Druckerei in 2,8 Jahren, während dies bei einem Projekt in der Pharmaindustrie ca. acht Jahre dauerte.
Diese, oft langfristig wirkenden Maßnahmen benötigen für ihre Umsetzung unternehmerischen Weitblick und auch eine besondere Unternehmenskultur. In seinem Vortrag zeigte Rainer Dippel von Viessmann wie ein strategisches Nachhaltigkeitsprojekt Klimaschutz und Ressourceneffizienz verbessern sowie zur Standortsicherung beitragen kann. Für eine nachgewiesene Einsparung von 7.695.000 kWh/Jahr erhielt das Unternehmen den Deutschen Nachhaltigkeitspreis 2009 und den Energy Efficiency Award 2010.
Weitere Themenschwerpunkte des Cluster-Forums waren u.a. die betriebsinterne Nutzung von Abwärme, Kälteerzeugung mittels Absorptionskältemaschinen, Auskopplung in Wärmenetze und die Erzeugung elektrischer Energie über die Nachverstromung von Abwärme.
Über die Nutzung von Abwärme zur dezentralen Stromerzeugung referierte Florian Heberle vom Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Transportprozesse der Universität Bayreuth. Eine gängige Technologie bei Temperaturen bis 500°C ist der ORC-Prozess. Der Organic Rankine Cycle Prozess (ORC-Prozess). Dies ist ein Verfahren in dem Dampfturbinen zum Einsatz kommen allerdings mit einem anderen Arbeitsmedium als Wasserdampf, den man erst bei höheren Temperaturen nutzt. Der thermische Wirkungsgrad ist abhängig vom eingesetzten Arbeitsmedium und von der Temperatur. Die Wirkungsgrade liegen zwischen 15 und 27 Prozent, wobei die hohen Wirkungsgrade mit Toluol erreicht werden. Optimierungsbedarf und Forschungsaktivitäten bestehen in der Auswahl sowie in der Mischung von Arbeitsmedien um die Wirkungsgrade zu erhöhen. Die Amortisationszeit liegt je nach Anwendungsfall im Bereich von drei bis zehn Jahren.
Praxisbeispiele
Ein erfolgreiches Anwendungsbeispiel stellte Erwin Ruppelt von Kaeser Kompressoren vor. 96 Prozent der Abwärme eines Kompressors kann für die Wärmerückgewinnung genutzt werden. Wärme fällt einmal im Antriebsmotor an (ca. 5 Prozent) sowie bei den Kühlvorgängen des Fluids (76 Prozent) sowie der Druckluft selber (15 Prozent). Die Abwärme lässt sich gut in das Heizungssystem in einem produzierenden Unternehmen nutzen. Als Beispiel stellte Ruppelt eine moderne Werkzeugproduktion vor, in der 56.000 Euro Heizkosten durch die Abwärmenutzung der Kompressoranlagen eingespart worden sind.
Weitere erfolgreiche Anwendungsbeispiele stellte Benjamin Bartolovic von der Schirm-Wärmetechnik aus dem Bereich der Floatglasproduktion vor. Die heißen Abgase aus der Glasproduktion gelangt oft direkt über den Kamin in die Umgebung wobei die Temperaturen zwischen 210 und 560°C liegen. Die Abwärme kann über Wärmetauscher zur Luftvorwärmung genutzt werden. Auch die Warmwassererzeugung sowie Stromerzeugung sind denkbar wobei die Auskopplung von Strom durch einen Wasserkreislauf mit angekoppelter Dampfturbine sich erst ab einer Temperaturen von über 500°C lohnt.
Die Nutzung von Abwärme bei biomassebefeuerten Heizkraftwerken (HKW) mittels Rauchgaskondensationsanlagen wurde von Dr. Harald Moser vom Institut für Wärmetechnik der Technischen Universität Graz vorgestellt. Bei der Rauchgaskondensation unterscheidet man vier Arten. Die direkte Wärmerückgewinnung über das Kondensat, die Verbrennungsluftbefeuchtung mittels Sprühapparat, die Kompressions- und Absorptionswärmepumpen und offene Sorptionsanlagen. Praxisbeispiele zeigen die Durchführbarkeit der unterschiedlichen Technologien wobei die Wirtschaftlichkeit im Einzelfall geprüft werden muss.
Über Contractingmöglichkeiten berichtete Martin Antoni von der Proenergy Contracting. Unter Contracting versteht man die Übernahme von Investitions- und Betriebsrisiko so Antoni. Eine Möglichkeit des Contractings ist die Effizienzsteigerung eines industriellen Prozesses durch Abwärmenutzung. Als Beispiel wurde der Abdampf eines Reifenherstellers mit 70.000 Tonnen Abdampf pro Jahr vorgestellt. Eine Tonne Abdampf entspricht einer elektrischen Energie von 0,65 MWh und somit einem Wert von 25 Euro pro Tonne, was bei 70.000 Tonnen einen Jahreswert von 1,75 Mio. Euro ausmacht. Bei diesen Größenordnungen wird einem die Bedeutung der Abwärmenutzung deutlich. Durch das Contracting kann die Investition sofort rentabel für das Unternehmen sein.
Das Forum mit begleitender Fachausstellung führte Vertreter der produzierenden Industrie, Planer, Anlagen- und Maschinenbauer sowie weitere Experten aus Forschung und Kommunen zusammen und bot eine hervorragende Plattform für den Dialog zwischen Experten und Anwendern zum Aufbau neuer Kooperationen für zukünftige Innovationen auf dem Gebiet der Abwärmenutzung.
