In der Industrie und bei Stromerzeugungsprozessen fällt Wärme als Beiprodukt an, die so genannte Abwärme. Ihre Nutzung ist sinnvoll, eine geeignete Verwertung zu finden ist nicht immer einfach.
In einer Gießerei wird Roheisen unter großem Energieaufwand geschmolzen, um daraus Gegenstände anzufertigen. Prozessbedingt geht nur ein Teil der Energie in den Schmelzprozess, der Rest ist zunächst ungenutzt und geht häufig an die Umgebung „verloren“, ebenso die Restwärme, die anfällt, wenn Werkstücke zum weiteren Bearbeiten erneut aufgeheizt werden. Bei einigen Pilotprojekten jedoch wird diese Wärme einem Wärmenetz zugeführt. In der Stromerzeugung ist es mitunter ähnlich: Das BHKW, ein handelsüblicher Kolbenmotor, erzeugt Strom durch das Verbrennen von Kraftstoff oder Gas, ein Teil der Verbrennungswärme wird an das Kühlwasser des Motors abgegeben und steht als Abwärme beispielsweise fürs Heizen oder Kühlen zur Verfügung.
Priorität: vermeiden, verwenden, verkaufen
Schätzungsweise etwa 200 Mio. MWh Wärme gibt die Industrie jährlich in Deutschland ungenutzt als Abwärme an die Umgebung ab. Das entspricht dem Energieverbrauch eines kleinen Bundeslandes. Priorität haben die Vermeidung und die betriebsinterne Verwendung. Die Einspeisung der Abwärme in ein Wärmenetz kann sich als interessante Option darbieten, allerdings gilt es einige
Bedingungen zu beachten:
- Ein Großteil der Abwärme fällt nicht kontinuierlich an.
- Abwärme kann häufig nur als zusätzliche Wärmequelle verwendet werden. Wird der Industrieprozess umgestellt, steht die Abwärme möglicherweise nicht mehr zur Verfügung.
- Es muss eine geeignete vertragliche Regelung zwischen Industriebetrieb und externem Wärmenutzer getroffen werden.
- Industriebetrieb und Wärmenutzer binden sich langfristig aneinander.
- Die Auskopplung und Einspeisung der Wärme ist in der Regel mit hohen Investitionen verbunden.
- Der Verkauf von Wärme übersteigt eventuell das Kerngeschäft des Wärmelieferanten.
Zur Entkopplung von Angebot und Nachfrage können größere Wärmespeicherkapazitäten erforderlich sein.
Verschiedene Temperaturbereiche, verschiedene Nutzungen
Abhängig vom Temperaturbereich, in dem die Abwärme anfällt, können die folgenden Technologien zur Abwärmenutzung in Frage kommen:
- Hochtemperaturbereich (> 350°C): Dampfturbine, Stirlingmotore, thermoelektrische Systeme, Wärmespeichersysteme.
- Mitteltemperaturbereich (80 bis 350°C): Organic Rankine Cycle (ORC), Absorptionskälteanlage, Nah- und Fernwärme, thermoelektrische Systeme, Wärmespeichersysteme.
- Niedertemperaturbereich (< 80°C): Wärmepumpen, Adsorptionskälteanlage, Raumbeheizung, Trinkwassererwärmung, Vorwärmung, Rücklauftemperaturanhebung, Wärmespeichersysteme.