Abwärmenutzung im Unternehmen

Die Nutzung industrieller Abwärme birgt herausragende Energieeffizienzpotenziale für Unternehmen in Deutschland. So wendet die deutsche Industrie jährlich 1.670 Petajoule bzw. 460 Terawattstunden Energie auf, um Wärme für benötigte Produktions- und Verarbeitungsprozesse zu erzeugen. Ein hoher Anteil geht dabei jedoch als ungenutzte Abwärme verloren. Diese Energieeffizienzpotenziale gilt es zu heben.

In Gewerbe und Industrie fällt prozessbedingt eine bedeutende Menge Abwärme an. Nur ein geringer Teil der in der Produktion eingesetzten Energie wird tatsächlich in das Produkt aufgenommen, z.B. als gebundene chemische oder physikalische Energie. Der Großteil der eingesetzten Energie wandelt sich letztlich zu Wärme und geht in Form von Abwärme verloren. Ziel einer effizienten Wirtschaftsweise ist es, die Energieeinsätze auf ein notwendiges Maß zu beschränken und daher anfallende Abwärme nach Möglichkeit zu nutzen: im gleichen Produktionsprozess, an anderer Stelle im Betrieb oder durch Einbeziehung externer Wärmeabnehmer in der Region.

Abfall oder Wertstoff?

Die verschiedenen Nutzenergien (Strom, Druckluft, Beleuchtung, Dampf) wandeln sich während ihres Einsatzes letztlich in Wärme um. Damit die laufenden Produktionsprozesse nicht durch eine Überhitzung behindert werden, muss diese Energiemenge häufig sogar aufwendig abtransportiert werden. Rückkühler, Wärmeübertrager, Kühltürme, Ablüfter und Leitungen zum Transport der Abwärme sind dafür erforderliche Komponenten. Mit der Abgabe von Abwärme an die Umgebung( z.B. in die Luft oder in das Flusswasser) verliert diese ihren potenziellen Nutzen – sie  wird entwertet. 
Es geht aber auch anders. Häufig gibt es Möglichkeiten, Abwärme durch eine Wärmerückgewinnung aufzufangen und im gleichen Prozess oder in anderen innerbetrieblichen Bereichen wieder zu nutzen. Auf diese Weise spart Abwärme den Einsatz von Energieträger, verbessert die Umweltbilanz und hilft, die laufenden Energiekosten zu senken.

Diffus oder gebunden: Formen der Abwärme

Für eine Bewertung von Abwärme wird grundsätzlich zwischen diffuser und gebundener Abwärme unterschieden. 

Gebundene Abwärmeströme sind an Medien gebunden, in der Regel sind dies Kühlwasser, Abwasser, Abgase und Abluft. Gebundene Wärmeströme weisen in der Regel ausreichend hohe Energiedichten auf und bieten gute Chancen für eine wirtschaftliche Abwärmenutzung. Typische gebundene Abwärmeströme sind Kühlkreisläufe von Produktionsanlagen, von Druckluft-, Raumlufttechnischen- und Kälteanlagen und Verbrennungsmotoren (z.B. BHKW), sowie warmes Abwasser, Abgase und Abluft.


Diffuse Abwärmeströme zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine geringe Energiedichte aufweisen und i.d.R. mittels Strahlung und Konvektion über eine große Fläche abgegeben werden.  Diese Wärme muss oft für eine Nutzung aufwendig eingesammelt werden. Daher ist es in der Regel wirtschaftlicher, diffuse Abwärme möglichst zu vermeiden, etwa durch verbesserte Wärmedämmungen. Eine Ausnahme bildet Lüftungswärme. Mechanische Lüftungsanlagen wie sie zum Beispiel in Produktionshallen sammeln die von Maschinen und Anlagen diffus abgegeben Abwärme ein und bündeln diese erwärmte Abluft. Hier lässt sich häufig mit relativ geringen Aufwendungen mittels Wärmeübertragern ein Großteil der Wärme zurückgewinnen und beispielsweise für die Erwärmung der Zuluft  nutzen.

Ansätze zur Abwärmenutzung

Vor der Planung eines Abwärme-Projektes sollten immer sinnvolle Abwärmevermeidungspotenziale in den Produktionsprozessen oder den Nebeneinrichtungen festgestellt werden, siehe Abwärmevermeidung.

Aus wirtschaftlichen wie auch aus energetischen Betrachtungen sollte eine Abwärmenutzung  grundsätzlich auf einem möglichst hohen Exergieniveau angestrebt werden. Daneben lassen sich  Ansätze der Abwärmenutzung wie folgt systematisieren:

Ist eine innerbetriebliche Verwendung nicht realisierbar, bieten sich ggf. Möglichkeiten der externen Nutzung an, z.B. durch andere Betriebe in räumlicher Nähe oder durch eine Einspeisung in Nah- und Fernwärmenetze, siehe Abwärme außerbetrieblich.

Solitäre Einzelmaßnahme oder konzertierte Aktion?

Im günstigsten Fall kann die Abwärme wieder direkt in den gleichen Prozess eingespeist werden. In vielen Fällen müssen aber erst durch vorbereitende und begleitende Verfahren die Voraussetzungen geschaffen werden. Zur Erschließung von Wärmesenken ist es nicht selten erforderlich, das bestehende Temperaturniveau der Prozesse zu prüfen und nach Möglichkeit abzusenken oder auch eine Umstellung von Dampfprozessen auf Heißwasser oder Thermoöl zu überprüfen. 

Weitere begleitende Maßnahmen dazu sind die Errichtung von Wärmespeichern, die Optimierung der Wärmeverteilung, die Verbesserung von Wärmedämmungen und die Installation größerer Wärmeübertrager flächen. Je nach Prozessen kann es sinnvoll sein, mehrere Wärmequellen und Verteilsysteme zusammenzufassen und zu zentralisieren oder umgekehrt diese zu trennen, um z.B. ungünstige Temperaturvermischungen zu vermeiden oder Verteilverluste zu minimieren.

Fördermittel zur Abwärmenutzung

Im Rahmen des Förderprogramms „Förderung hocheffizienter Querschnittstechnologien“ können Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung und Abwärmenutzung gefördert werden. Die Antragsstellung erfolgt über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Anträge zur Förderung von Abwärmenutzungsmaßnahmen können ebenfalls bei der KfW (KfW-Energieeffizienzprogramm Abwärme) und im Rahmen des Förderprogramms KIT (Energieeffiziente und klimaschonende Produktionsprozesse) gestellt werden.

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