Abwärmenutzung in der Industrie
Wo sich industrielle Abwärme verbirgt, welche Technologien sie nutzbar machen und wie man beurteilt, ob sich die Rückgewinnung an Ihrem Standort lohnt.
Woher industrielle Abwärme kommt
Ein großer Teil des in der Industrie verbrannten Brennstoffs endet als Wärme, die abgeführt statt genutzt wird. Die Hauptquellen sind Rauchgase aus Kesseln, Öfen und Brennöfen; heiße Abgase aus Motoren und Turbinen; heiße Prozessströme und Produkte; Kühlwasser; sowie ohne Rückgewinnung abgeblasener oder kondensierter Dampf. Je höher die Temperatur der Quelle, desto wertvoller die rückgewinnbare Wärme, weil sie mehr Nutzarbeit verrichten kann.
Temperaturniveau zur Nutzung passend wählen
Das Schlüsselprinzip ist, das Niveau (die Temperatur) der Abwärme mit einer Nutzung abzustimmen, die dieses Niveau benötigt. Hochwertiges Abgas kann Dampf erzeugen oder Strom liefern; Wärme mittleren Niveaus kann Verbrennungsluft oder Speisewasser vorwärmen; niederwertige Wärme kann Raumheizung, Warmwasser oder Vorwärmaufgaben dienen. Rückgewinnung lohnt sich nur, wenn es einen echten, zeitgleichen Bedarf an der rückgewonnenen Wärme gibt — Wärme, die zurückgewonnen wird, wenn sie niemand braucht, hat keinen Wert.
Gängige Rückgewinnungstechnologien
- Economiser — gewinnen Rauchgaswärme zurück, um das Kesselspeisewasser vorzuwärmen; eine bewährte, risikoarme Nachrüstung.
- Rekuperatoren und Regeneratoren — wärmen Verbrennungsluft aus dem Ofenabgas vor, weit verbreitet bei Hochtemperaturöfen.
- Abhitzekessel — erzeugen Dampf aus heißem Abgas, häufig hinter Brennöfen und Motoren.
- Wärmeübertrager — übertragen Wärme zwischen Prozessströmen oder in Wasserkreisläufe.
- Wärmepumpen — heben niederwertige Wärme mit Strom auf eine nützlichere Temperatur an.
- Organic Rankine Cycle (ORC) — erzeugen Strom aus Wärme mittleren und niedrigen Niveaus, wenn kein Wärmebedarf besteht.
Die Wirtschaftlichkeit bewerten
Ein Abwärmeprojekt steht und fällt mit drei Fragen: Wie viel Wärme ist verfügbar und bei welcher Temperatur; gibt es einen zeitgleichen Bedarf dafür; und was kostet es, die Wärme zu erfassen und zu diesem Bedarf zu transportieren. Die Betriebsstunden sind enorm wichtig — kontinuierliche Prozesse rechtfertigen weit mehr Kapital als intermittierende. Verschmutzung und Korrosion der Rückgewinnungsflächen in schmutzigen Abgasen müssen einkalkuliert werden, sonst schmilzt die Einsparung dahin. Eine kurze Machbarkeitsstudie mit real gemessenen Temperaturen und Durchflüssen schlägt jedes Mal die Faustregel.
Zuerst die günstigen Dinge erledigen
Abwärmenutzung ist attraktiv, aber selten die günstigste eingesparte Tonne Kohlenstoff oder erste eingesparte Brennstoffeinheit. Die Wärme von vornherein zu verringern — durch Verbrennungsabstimmung, Reparatur von Kondensatableitern, Steuerung der Abschlämmung und Isolierung unisolierter heißer Oberflächen — ist in der Regel kostengünstiger und risikoärmer. Gewinnen Sie zurück, was übrig bleibt, nachdem Sie aufgehört haben, das Vermeidbare zu verschwenden.
Häufige Fragen
Was ist Abwärmenutzung?
Es ist das Erfassen von Wärme, die sonst abgeführt würde — aus Rauchgas, Abgas, heißen Produkten oder Kühlströmen — und ihr Einsatz für nützliche Arbeit wie Vorwärmen, Dampferzeugung oder Stromerzeugung.
Wann lohnt sich Abwärmenutzung?
Wenn es eine Quelle mit hoher Temperatur oder hohem Volumen gibt, einen echten zeitgleichen Bedarf an der rückgewonnenen Wärme, viele Betriebsstunden und beherrschbare Kosten, die Wärme dorthin zu transportieren, wo sie gebraucht wird.
Soll ich Abwärme nutzen oder zuerst Verluste verringern?
In der Regel zuerst die Verluste verringern. Verbrennungsabstimmung, Reparatur von Kondensatableitern, Steuerung der Abschlämmung und Isolierung unisolierter Oberflächen sind meist günstiger und risikoärmer als Rückgewinnungsprojekte.
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