Wie die Industrie Abwärme intelligenter nutzen könnte

Abwärme stellt in der Industrie einen wichtigen Faktor dar. Um Kälte und Wärme in der Industrie bereitstellen zu können, entstehen viele CO2-Emissionen. Durch den Klimawandel ist es wichtig, diese freien Energiequellen effizient zu nutzen. Die Forschung geht davon aus, dass mit passenden Systemen gegen Abwärme, Kosten bis zu fünf Milliarden Euro eingespart werden können. Ein Umwelt- und Energiemanager ist im Unternehmen für die Planung der Energieerzeugung und Bereitstellung verantwortlich. Seine Aufgabe ist es, dass so wenig Abwärme wie möglich entsteht und diese Abwärme genutzt werden kann. Es gibt verschiedene Fördermittel, mit denen Unternehmen Abwärme intelligenter nutzen können. Gleichzeitig werden dann CO2-Emissionen reduziert und die Produktionsprozesse energieeffizienter. Prozesswärme ist ein entscheidender Faktor für die Energie in der Industrie. 60 Prozent der Energie wird für die Prozesswärme benötigt. In den meisten Fällen wird die Abwärme dann an die Umwelt abgegeben. Prozesswärme wird vor allem für den Betrieb von Backöfen oder Hochöfen gebraucht. Diese Energie muss organisiert, erzeugt und natürlich auch finanziert werden.
Durch spezielle Techniken kann die Abwärme auch zurückgewonnen oder für andere Industrieabläufe und -prozesse genutzt werden. Experten schätzen, dass ca. zehn Prozent der Abwärme noch für andere Bereiche effektiv genutzt werden kann. Dadurch können die Industriebetriebe hohe Kosten für die Energie einsparen (ca. drei bis fünf Milliarden im Jahr). Wenn Unternehmen die Abwärme nutzen können, profitiert die Umwelt davon und es können ca. 55 Mio. Tonnen CO2 im Jahr vermieden werden. Die größten Potenziale sehen Forscher in den Bereichen Zementindustrie, Chemieindustrie und Metallverarbeitung. Natürlich entsteht auch in anderen Industriebereichen Abwärme, die umgewandelt und genutzt werden kann. In diesem Artikel wird näher beschrieben, wie die Industrie Abwärme intelligenter nutzen kann.

Wissenswertes zur Abwärme und Abwärmenutzung

Die Industrie steht durch verschiedene Vorgaben wie z. B. die CO2-Steuer, den Klimaschutz, Brennstoffkosten und andere Richtlinien unter hohem Druck. Wie bereits erwähnt, wird über die Hälfte der verwendeten Energie nicht verwendet und einfach abgegeben. Ein Drittel der erzeugten Abwärme kann allerdings wiederverwertet und für verschiedene Bereiche genutzt werden. Die Abwärmenutzung spielt auch eine wichtige Rolle in Zeiten des Klimawandels, da durch die Wiederverwendung CO2-Emissionen im Jahr drastisch reduziert werden können. Für die Industrie bietet Abwärme enormes Potenzial, da es sich positiv auf die Umweltauflagen und die Energienutzung auswirken kann.

Konzepte zur Abwärmenutzung

In den meisten Fällen kann die Abwärme in der Industrie auf zwei unterschiedliche Arten genutzt werden:

• Wärmerückgewinnung:

  Die Wärmerückgewinnung ist eine prozessinterne Abwärmenutzung, bei der die erzeugte Energie wieder zugeführt werden kann. Dadurch kann das Unternehmen Kosten einsparen und die erzeugte Energie wiederverwenden. Bei der Entwicklung des passenden Systems müssen nur das betriebliche System und die Prozesse berücksichtigt werden. Wenn ein Unternehmen die internen Prozesse optimieren kann, können erhebliche Kosten eingespart werden.

• Externe Nutzung:

  Eine weitere Möglichkeit bietet die externe Abwärmenutzung. Hierbei wird ein Wärmetauscher verwendet, um die Abwärme zu bündeln und später auf ein Medium zu übertragen. Dadurch kann die Wärme für andere Bereiche wiederverwendet werden. Bei der externen Nutzung kann die Abwärme auch an Fernwärmenetze geliefert werden. Unternehmen können hier mit anderen Handelspartnern Kooperationen eingehen und profitieren gegenseitig von der Abwärme. So können Unternehmen auch Erlöse generieren, wenn sie Abwärme nutzen.

Neben den beiden erwähnten Konzepten gibt es aber noch weitere Strategien, die Unternehmen implementieren können, um Abwärme zu nutzen. Wenn aus Verbrennungsprozessen die Abwärme gewonnen wird, kann die Temperatur der Abwärme auch für andere Produktionsabläufe genutzt werden. In der Wäscherei kann auf diese Weise das Wasser erhitzt werden.
Unternehmen können Abwärme intelligenter nutzen in der Stromerzeugung. Hohe Temperaturen ab 80 Grad Celsius lohnen sich für die Abwärmenutzung für die Stromerzeugung. Der Wirkungsgrad beträgt bis zu zehn Prozent und ist von der Technologie abhängig. Wichtig bei der Abwärme sind konstante Temperaturen. Die Zementindustrie bietet hier optimale Voraussetzungen. Die “Wärmeverstromung“ ist noch relativ unbekannt in der Industrie, bietet Unternehmen aber verschiedene Vorteile. Der Strom kann in jedem Betrieb auf unterschiedliche Weise wiederverwendet werden. In den vergangenen Jahren gab es bei der Wärmeverstromung verschiedene technische Fortschritte. Dadurch können immer mehr Unternehmen selbst Energie für andere innerbetrieblichen Abläufe und Maschinen erzeugen. Die Energie kann einfach transportiert und Strombezugskosten effektiv gesenkt werden. Ein weiterer Vorteil der Wärmeverstromung ist, dass Unternehmen die Energie mit anderen Nutzungsarten einfach kombinieren können. Durch die Kombination von Nutzungsarten wird der Wirkungsgrad gesteigert.

Tipps:

Folgende Tipps können bei der Umsetzung eines passenden Konzepts hilfreich sein:

• Die meiste Abwärme entsteht, weil Maschinen selten zu 100 % ausgelastet sind. Unternehmen können aber durch effiziente Maßnahmen den Wirkungsgrad und die Auslastung erhöhen. Im ersten Schritt sollte der Prozess genau untersucht werden. Gibt es Leerlaufphasen oder kann die Steuerung verbessert werden? In manchen Fällen hilft gegen den Wärmeverlust auch eine optimierte Dämmung. Regelmäßige Wartungsarbeiten sind auch wichtig, um die Anlage zu überprüfen.
• Bei der internen Abwärmenutzung sollte geschaut werden, in welchen Bereichen die Abwärme effektiv wiederverwendet und genutzt werden kann. Die Abwärme kann z. B. für die Raumheizung genutzt werden. Hohe Temperaturen entstehen bei Produktions- und Kältemaschinen sowie Lüftungssystemen. Um die Abwärme weiter zu erhitzen, können Unternehmen eine Wärmepumpe nutzen.
• Mit einem Wärmetauscher kann die Abwärme gespeichert und auch in andere Räume transportiert werden. Die Installation an die Maschinen ist relativ einfach.
• Abwärme kann auch genutzt werden, um Brauchwasser zu erhitzen. Zum Erhitzen sind keine hohen Temperaturen erforderlich.

Worauf sollten bei der Konzept- und Projekterstellung genau geachtet werden?

Das Problem von vielen Konzepten und Projekten sind die technischen Vorgaben und Maßnahmen, die Interessen und Erwartungen der Vertragspartner, die Laufzeit und die Haftung in einer Kooperation und andere Herausforderungen und gesetzliche Hürden. Die Vorbereitung der Projekte ist immens wichtig.
Für die Erstellung eines passenden Projektes sollten die ressourcengebundene, die marktgebundene und externe Ebene berücksichtigt werden. Zu der ressourcengebundenen Ebene gehören verschiedene Faktoren wie z. B. Material- und Lohnkosten, Emissions- und Energiekosten und die Produktion. Weiterhin sollten strukturelle und lokale Einflüsse berücksichtigt werden. In der Planung sollte der Prozess durch die Abwärmenutzung auch nicht beeinflusst oder in irgendeiner Weise gestört werden. Unternehmen müssen auch die erzeugte Wärmemenge, die Wärmequelle, den Bedarf und die Verfügbarkeit bei der Bearbeitung berücksichtigen.

Im marktgebundenen Bereich dreht sich alles um die Wirtschaftlichkeit, Produktivität und Kosteneinsparungen. Die Abwärmenutzung sollte immer an die Unternehmensstrategie angepasst werden. Es sollten lokale Faktoren und andere Gegebenheiten immer berücksichtigt werden.
Zur externen Ebene gehören gesetzliche Vorgaben aus der Gesellschaft und der Politik oder andere Vorschriften, die unbedingt bedacht werden müssen. Nachhaltigkeit und Klimaschutz rücken immer mehr in den Fokus. Für Unternehmen entsteht neben den Gesetzen und Vorgaben ein sozialer gesellschaftlicher Druck. Kunden erwarten nachhaltige Produkte und eine umweltfreundliche Herstellung. In vielen Fällen müssen Unternehmen ihre strategische Ausrichtung neu planen und umstellen.
Bei der Planung eines passenden Konzepts sollten auch immer Fördermittel berücksichtigt werden. Knapp die Hälfte der möglichen Maßnahmen und Techniken wird mit einem bestimmten Betrag gefördert. Unternehmen sollten sich auf die Maßnahme “Wärmenetze 4.0“ spezialisieren, um Fördermittel zu erhalten.

Wärmeintegration spielt bei der Abwärmenutzung auch eine zentrale Rolle. Es ist wichtig, den Wärmeenergieeinsatz genau zu überprüfen. Es müssen die genauen Wärmemengen mit Temperaturniveau bestimmt werden. Durch die Pinch-Analyse werden die Energieströme im Unternehmen untersucht und detailliert erfasst. Bei der Analyse werden verschiedene wirtschaftliche und technische Punkte berücksichtigen und das Energie-Optimum errechnet.

Fördermittel

Für die Abwärmenutzung gibt es auch staatliche Fördermittel. Im ersten Schritt sollten sich Unternehmen immer an einen Energieberater wenden. Der Experte erstellt individuelle Pläne und prüft, welche Maßnahmen und Projekte für das Unternehmen sinnvoll, wirtschaftlich und umsetzbar sind. Neben Krediten erhalten Unternehmen Zuschüsse für Tilgungsraten oder andere Boni zwischen zehn und 30 Prozent. Bei Fragen sollten sich Unternehmen an ihren Energieberater wenden.