Abwärmenutzung


Zuletzt aktualisiert von Rolf Gloor am 23.04.2014

Artikel Introbild
Bei der Abwärmenutzung wird die bei einem Prozess anfallende Abwärme an andere Prozesse weitergeführt. Bei der Wärmerückgewinnung wird die Abwärme an den gleichen Prozess zurückgeführt, wie zum Beispiel in Lüftungsanlagen (warme Fortluft gibt die Wärme an die kalte Aussenluft). Hier werden beide Techniken behandelt, da der Unterschied nicht gross ist. Für eine Abwärmenutzung müssen folgende Kriterien erfüllt werden: Abwärmequelle, Wärmesenke, Wärmetransfer und eventuell ein Wärmespeicher.

Wärme ist nicht gleich Wärme. Auch bei einem riesigen Abwärmeangebot spielt das Temperaturniveau eine grosse Rolle. Es ist viel einfacher, eine Halle mit 120 °C als mit 30 °C warmen Wasser zu heizen, wozu im zweiten Fall eine Wärmepumpe erforderlich wäre. Diese Abhängigkeit kann mit der Pinchmethode (Wärmeleistung und Temperaturniveau) untersucht und optimiert. Ein weiterer Punkt ist die Zeitverschiebung zwischen Angebot und Nachfrage, wenn zum Beispiel Abwärme, welche am Nachmittag anfällt, erst am nächsten Morgen genutzt werden kann. Ein Speicher um die Sommerwärme in den Winter zu bringen, ist sehr gross und teuer. Aus finanzieller Sicht gesehen, sind die Kosten für frisch erzeugte Wärme, zum Beispiel aus einer Ölheizung mit rund 11 Rappen pro kWh, das Mass der Rentabilität und somit der Umsetzungswahrscheinlichkeit.

Nebst der Systemanalyse und der Speicherfrage ist bei der Abwärmenutzung der Wärmetauscher eine wichtige Komponente. . Ein grösserer Wärmetauscher hat einen besseren Wirkungsgrad, benötigt weniger Pumpen- oder Ventilatorleistung ist aber teuer als eine kleinerer Wärmetauscher. Ein weiterer Einflussfaktor ist der Wartungsaufwand. Zum Beispiel müssen bei der Abwärmenutzung der Küchenabluft die fettverschmieren Wärmetauscher regelmässig gereinigt werden.

TemperaturQuellenSenken
bis 15 °C Kühlen von Kälteanlagen, Klimaanlagen, Lüftung Seewasser, Grundwasser, Aussenluft im Winter
bis 40 °C Abluft, Kühlwasser, Abwasser, Kälteanlagen Heizung über Wärmepumpen, Vorheizen von Warmwasser
bis 80 °C Druckluftanlagen, Trocknungsanlagen Heizung, Warmwasseraufbereitung
über 80 °C Industrielle Abwärme Heizen, Warmwasseraufbereitung, Trocknen, industrielle Prozesse
Zusammenstellung von Quellen und Senken. (Quelle: Gloor)
100% Abwärme (grün) und elektrische Energieaufnahme (orange)
25% Verluste im Wärmetauscher an der Quelle
5% Verluste im Speicher
20% Verluste im Wärmetauscher an der Senke
50% Genutzte Abwärme
Energiefluss einer Abwärmeanlage. (Quelle: Schätzung Gloor)

Kennzahl

VergleichsgrösseGrenzwertZielwert
Thermischer Wirkungsgrad eines Luft-Luft Wärmetauschers 60% 80%
Der Aufwand für Pumpen und Ventilatoren ist hier nicht berücksichtigt. (Quelle: Schätzung Gloor).

Energiesparmassnamen

ProzessMassnahmeBemerkungen
Raumlüftung

Wärmrückgewinnung in der Lüftungsanlage. Für grosse Luftmengen gibt es Rotationswärmetauscher.

Es gibt es ein breites Angebot an energieeffizienten und standardisierten Komfortlüftungsgeräten für einzelne Räume.

Bei Anlagen mit einer hohen Luftmenge 3000 m³/h und über 2000 Jahresbetriebsstunden lohnt sich eine Wärmerückgewinnung.
Gebäudeheizung Bei genügender Abwärme über der Umgebungstemperatur ist der Einsatz einer Wärmepumpenheizung zu prüfen. Durch das Steigen der Preise von fossilen Brennstoffen wird die Rentabilität von Wärmepumpenanlagen immer besser.
Warmwasseraufbereitung

Vorheizen des Warmwassers mit der Abwärme von Kälteanlagen.

Aufbereitung des Warmwassers mit der Abwärme von Druckluftkompressoren

Einsparung von Energie und Kühlwasser.

Bei der Beschaffung von neuen Druckluftkompressor ist die Option Wasserwärmetauscher zu prüfen.

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