Praxisbeispiel: Wärmenutzung mithilfe einer Temperaturerhöhung durch Wärmepumpen

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

Mit Wärmepumpen lässt sich Abwärme nutzen, die kein ausreichendes Temperaturniveau für eine direkte Nutzung hat. Die Abwärme wird von einem niedrigen Temperaturniveau mithilfe zugeführter Antriebsenergie auf ein höheres Temperaturniveau angehoben und dadurch für andere Zwecke nutzbar gemacht. Die Antriebsenergie wird bei Sorptionswärmepumpen in Form von Wärme (Prinzip der thermischen Verdichtung) – statt wie bei Kompressionswärmepumpen in Form von Strom – zugeführt. Bei der Wärmepumpe wird einer Wärmequelle (z.B. Erdreich, Luft, Abwärme) Wärme entzogen. Die erreichbaren Temperaturen von Kompressions- und Absorptionswärmepumpen werden mit 65 °C, bei Sonderlösungen von Kompressionswärmepumpen mit bis zu 90 °C, angegeben. Zukünftig könnte durch die Entwicklung geeigneter Kältemittel sogar ein Temperaturbereich bis zu 140 °C erreicht werden. Für Absorptionswärmepumpen hingegen gilt eine Temperatur von bis zu 300 °C als realisierbar. Absorptions- und Adsorptionswärmepumpen werden vor allem zur Abwärmenutzung im industriellen Bereich eingesetzt.

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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