Praxisbeispiel: Stromerzeugung durch Dampfprozesse.

In der unternehmerischen Praxis treffen energieeffiziente Technologien häufig auf vergleichbare Bedingungen innerhalb einzelner Branchen. Auch bei der Vermeidung, Nutzung oder Verstromung von Abwärme lassen sich so erfolgreiche Praxislösungen oft auf weitere Unternehmen übertragen.

Der Hintergrund

Bei Dampfprozessen zur Stromerzeugung aus Abwärme wird Wasserdampf zum Antrieb einer Dampfturbine verwendet, die an einen elektrischen Generator gekoppelt ist. Dabei wird zunächst das Wasser durch eine Pumpe auf ein hohes Druckniveau gebracht. Anschließend wird es erwärmt und verdampft. Dieser Hochdruckwasserdampf kann anschließend in einer Dampfturbine oder einem Dampfmotor entspannt werden, wodurch dessen potenzielle Energie in die kinetische Energie einer rotierenden Welle umgewandelt wird. Zur Erzeugung von elektrischer Leistung wird die mechanische Energie in einem Generator in Strom umgewandelt.

Der Niederdruckwasserdampf, der aus der Turbine austritt, muss am Ende vollständig kondensiert werden. Dafür ist ein Kühlkreislauf notwendig, dessen Wärme weiter genutzt werden kann. Bei Abwärmetemperaturen ab etwa 350 °C gelten Dampfprozesse als effizienteste Lösung zur Verstromung von Abwärme. Mit niedrigeren Temperaturen steigt der Platzbedarf der Anlagen und die Überhitzung des Dampfes wird schwieriger.

Die Anwendung

Die Roth Werke GmbH ist ein Hersteller von Energie- und Sanitärsystemen mit weltweiten Niederlassungen und ca. 1.100 Mitarbeitern. 2010 wurde im Rahmen einer energetischen Optimierung der Heizung für die Behälterfertigung einer von zwei Ölkesseln stillgelegt und durch drei Sole/Wasser-Wärmepumpen (Kompressionswärmepumpen) ersetzt. Mithilfe dieser Wärmepumpen kann Prozessabwärme auf ein Temperaturniveau von etwa 50 °C angehoben und zu Heizzwecken genutzt werden. Die Wärmepumpen heizen die Halle während der Produktionszeit. Der noch vorhandene Ölkessel wird nur noch als Spitzenlastkessel eingesetzt. Durch die Nutzung von Prozessabwärme mithilfe der Wärmepumpen konnte der Energieverbrauch der Heizung um knapp 1,7 GWh pro Jahr reduziert werden. Durch den Betrieb der Wärmepumpen mit Kühlwasser aus dem Produktionsprozess wurde zusätzlich die Kältemaschine um 21 % entlastet.

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