Abwärmenutzung

Was bedeutet Abwärmenutzung?

Abwärmenutzung bezeichnet die systematische Erfassung, Rückgewinnung und Weiterverwendung von Wärmeenergie, die bei industriellen Prozessen, Maschinen oder Anlagen als Nebenprodukt entsteht. Diese Wärme würde ohne Nutzungskonzept über Abluft, Kühlwasser oder Oberflächen an die Umgebung abgegeben. Durch gezielte Rückführung in den Produktionsprozess oder andere Anwendungen senken Sie den Primärenergiebedarf und die Energiekosten.

Typische Quellen sind Abgase aus Öfen und Trocknern, Kühlwasser aus Kompressoren, Druckluftanlagen oder Prozesswärme aus der Metallverarbeitung. Die zurückgewonnene Energie nutzen Sie zur Vorwärmung von Prozessmedien, zur Raumheizung, zur Warmwasserbereitung oder zur Stromerzeugung über ORC-Anlagen (Organic Rankine Cycle).

Wie wird das Einsparpotenzial berechnet?

Das Einsparpotenzial ermitteln Sie über die rückgewinnbare Wärmemenge und den vermiedenen Brennstoffeinsatz. Die Formel lautet:

Q = m × c × ΔT

Q ist die Wärmemenge in kWh, m die Masse des Mediums in kg, c die spezifische Wärmekapazität in kJ/(kg·K) und ΔT die Temperaturdifferenz in K.

Rechenbeispiel: Ein Abgasstrom von 1.000 kg/h mit 300 °C wird auf 150 °C abgekühlt. Die spezifische Wärmekapazität beträgt 1,0 kJ/(kg·K). Die rückgewinnbare Wärmemenge beträgt: Q = 1.000 kg/h × 1,0 kJ/(kg·K) × 150 K = 150.000 kJ/h = 41,7 kWh. Bei 6.000 Betriebsstunden jährlich und angenommenen Erdgaskosten von 0,10 Euro/kWh sparen Sie rund 25.000 Euro pro Jahr.

Praxisbeispiel aus der Industrie

Ein Stahlwerk nutzt die Abwärme aus dem Elektrolichtbogenofen zur Vorwärmung von Schrott. Die Abgase mit Temperaturen über 1.000 °C durchströmen einen Wärmetauscher, bevor sie die Anlage verlassen. Der vorgewärmte Schrott reduziert die elektrische Schmelzleistung um etwa 15 Prozent. Die Amortisationszeit der Wärmetauscher-Anlage liegt in diesem Fall bei etwa drei bis vier Jahren.

Abgrenzung

Abwärmenutzung ist ein Teilbereich der Wärmerückgewinnung und bezeichnet speziell die Nutzung von Prozesswärme aus industriellen Anlagen, häufig bei höheren Temperaturen. Wärmerückgewinnung umfasst auch die Rückgewinnung aus Lüftungsanlagen im Gebäudebereich. Die Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt Strom und Wärme gleichzeitig aus einem Brennstoff, während Abwärmenutzung bereits vorhandene Prozesswärme nutzt.

Normen und Rechtsgrundlagen

Die ISO 50001 fordert im Rahmen des Energiemanagementsystems die Identifikation von Energieeinsparpotenzialen, wozu auch Abwärmenutzung zählt. Das Energieeffizienzgesetz (EnEfG) verpflichtet Nicht-KMU zu regelmäßigen Energieaudits nach DIN EN 16247-1 oder zur Einführung eines Energiemanagementsystems, die Abwärmepotenziale erfassen müssen. Förderprogramme für Abwärmenutzung bietet das BAFA im Rahmen der Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft an – prüfen Sie die aktuellen Bedingungen auf der BAFA-Website.