Abwärme oder Wärmequelle ein schlummerndes Potenzial Thermodynamik und erfolgreiche Anwendungen

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1 Abwärme oder Wärmequelle ein schlummerndes Potenzial Thermodynamik und erfolgreiche Anwendungen Dipl. Ing. (FH) Helmut Krames Stellvertretender Bereichsleiter Energieeffizienz und erneuerbare Energien Saarbrücken

2 Was ist Energie? Einstein: E = m x c² Hilft das im Alltag? Thermodynamik: Energie ist die Arbeit, die ein physikalisches System verrichten kann

3 Energieformen Licht Wärme Schall

4 1. Hauptsatz der Thermodynamik In jedem Prozess bleibt die Gesamtenergie des Systems konstant Energieerhaltungssatz Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

5 Energiearten Chemische Energie Thermische Energie Reibung Kinetische Energie Potentielle Energie

6 Beispiel Am Anfang: Potenzielle Energie auf der Bergkuppe Ein gutes Essen stellt die chemische Energie bereit Kinetische Energie durch das Gefälle Reibung zwischen Ski und Schnee produziert Wärme. Der Schnee schmilzt, man gleitet auf dem entstandenen Wasserfilm

7 Grundlagen I Was ist Abwärme? Ist der nicht-genutzte thermische Energiestrom aus energetischen Prozessen Wo tritt Abwärme auf Druckluft Lüftungsanlagen Stromerzeugung Kälteerzeugung Produktionsmaschinen Chemische Prozesse

8 Grundlagen II Wo kann Abwärme genutzt werden Warmwasserbereitung Heizung Stromerzeugung Produktionsprozess Kriterien für Abwärmenutzung Zeitliche Verfügbarkeit Zeitlicher Bedarf Passendes Temperaturniveau Lokale Entfernung Zeitliche Länge der Nutzung

9 Verlustwärme oder Wärmequelle Energie Produktionsprozess Exergie Anergie Exergie ist für weitere Arbeitsprozesse verwendbar Anergie kann nicht für weitere Prozesse eingesetzt werden Einstufung ist abhängig von nachfolgenden Prozessen z.b. Elektrizität ist 100% Exergie

10 Thermografie als Hilfsmittel Identifizieren der Wärmequellen mittels Wärmebildkamera

11 Abwärme Kältetechnik 24.7 C Abwärme Kältetechnik über Dach nutzbare Leistung 800 kw Niedriges Temperaturniveau sehr gut in Lüftungsanlagen nutzbar

12 Abwärmenutzung Druckluft Druckluft = 6 % Druckluft = 94% Abwärme Hohe Laufzeit, hohes Temperaturniveau Abwärmeleistung: 750 kw, h/a

13 Wärmerückgewinnung Druckluft

14 Potenzial Druckluft installierte Druckluftanlagen Verbrauch an Strom kwh/a = 14 TWh/a entspricht 3,1 Millionen 4-Personenhaushalte Verfübare Heizenergie 13 TWh/a

15 Ersatz der Therme durch Kondensatorabwärme - Große Abwärme der Serverräume - Therme hält dahinterliegende Werkstatt/Lager frostfrei - Umsetzen der Kondensatoren in Werkstatt mit Lüfter für Sommerfall - Gaseinsparung kwh/a - Investition Statische Amortisation 6,2 a - Interner Zinsfuß 9,0 %

16 Wärmerückgewinnung Labor Laborbereich wird konditioniert mit Klimasplitgerät Nachbarraum hat Abwärme von Trockner Stromeinsparung: kwh/a Invest: Dyn. Amortisation: 2,1 a Interner Zinsfuß: 56 %

17 Wärmerückgewinnung für Lüftungsgerät - Lüftung Sozialräume Versammlungsraum ohne Wärmerückgewinnung - Reiner Außenluftbetrieb - Besonderheit: Abluft wärmer als Raumluft - Gaseinsparung kwh/a - Investition 8.500,- - Dynamische Amortisation 4,4 a - Interner Zinsfuß 27 % - Kosteneinsparung /a

18 Faustformel Ganzjähriger Betrieb (t ma = 9 C, t Zul = 20 C) Pro m³ Luft Pro Betriebsstunden pro Jahr Einsparung von 170 /a (Gas) bzw. 240 /a (Öl) Beispiel: m³/h bei h/a Einsparung /a bzw /a

19 Abwärme Produktion zur Vorwärmung Lüftung nutzen Potenzielle Wärmequellen werden nicht genutzt Nutzungsmöglichkeit in unmittelbarer Nähe vorhanden Kriterien für Nutzung Energiegehalt der Abluft Betriebsdauer der Abluft Verschmutzungsgrad der Abluft Einfluss auf die abluftseitig angeschlossenen Anlagen

20 Lüftung WRG Neue Lüftungsanlage ohne WRG installiert Heizung und Kühlung elektrisch Empfehlung: WRG nachrüsten Stromeinsparung: kwh/a Invest: Dyn. Amortisation: 1,7 a Interner Zinsfuß: 68 %

21 Lüftungsanlage Herrenumkleide - Zuluftgerät - Abluft über Wandventilatoren - Einbau eines Gerätes mit Wärmerückgewinnung - Rückwärmzahl 70% - Einsparung kwh/a Gas - Invest Dynamische Amortisation 23 a - Interner Zinsfuß 7 %

22 Abwärmenutzung Druckereibetrieb Rückkühler auf dem Dach 40 C 31.5 C 30 Sp Abwärmeleistung Rückkühler ca. 40 kw Im Anbau wurde eine Brennwerttherme installiert (FBH) 25 kw

23 Abwärme Zementindustrie C 150 temp Abwärme mit hohem Temperaturniveau Leistung ca kw Verfügungszeit ca h/a kwh/a entspricht 300 Einfamilienhäusern

24 Abwärmenutzung durch Kaskadierung Dachziegelherstellung Trockner wird mit Abwärme des Brennofens betrieben

25 Neubau 100 % Beheizung aus Abwärme Zusätzliche Maßnahmen: - Erhöhung des Dämmstandards - Einbau einer Lüftungsanlage mit WRG im Bürobereich

26 Management Überwachung gehört dazu

27 Standort Biogasanlage 300 m Umkreis Biogasanlage in der Nähe von potenziellem Wärmenutzern Hier: Freizeitbad

28 Biogasanlagen Inputstoffe: Landwirtschaftl. Reststoffe Anbaubiomasse (z.b. Mais) Bioabfälle

29 Hemmnisse der Nutzung Unterschätzung des Potenzials Fehlendes Know-How in dem Unternehmen Fehlendes Know-How bei den Installationsunternehmen bzw. Planern Ungeeignetes Temperaturniveau Zu geringer Energiestrom Zu hohe Investitionskosten Sonstiges (z.b. andere Prioritäten)

30 Vorgehensweise Check im eigenen Betrieb durch externe Experten Konzept für den gesamten Betrieb ausarbeiten Umsetzungsplan erstellen Ausgangsprozesse optimieren!

31 Förderprogramme EffCheck Rheinland-Pfalz Beratung Energie, Abfall, Abwasser, Wasser BAFA Querschnittstechnologien Investition und Beratung KfW-KMU-Beratung Beratung Energie

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!