Wärme-Recycling. Energie-Recycling. Bedeutung der Temperatur Beispiele Schlussfolgerung. Felix Ziegler Institut für Energietechnik

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1 Wärme-Recycling Energie-Recycling Bedeutung der Temperatur Beispiele Schlussfolgerung Felix Ziegler Institut für Energietechnik

2 Energie-Recycling Klingt gut, weil Vermeidung von Abfall - Ist aber teuer, weil mit Wärmeübertragung bei kleinen Temperaturen verbunden - Braucht ungewohnte Prozesse Seite 1

3 Edmund Altenkirch (1918) (gefunden in einem Seminarvortrag von Dr. H. Bokelmann, , Garching) Die Ausnutzung (der Abwärme) ist ja auch naheliegend genug. Das wäre kein guter Ingenieur, der bei den gegebenen Bedingungen einmal vorhandene Abwärmemengen vergeudete, um an einer anderen Stelle neue Wärmemengen zu erzeugen. Foto aus R. Planck, Handbuch der Kältetechnik Band I Seite 2

4 Edmund Altenkirch (1918) (gefunden in einem Seminarvortrag von Dr. H. Bokelmann, , Garching): Es bedeutet aber noch einen Schritt weiter, die Bedingungen mit Bewusstsein so zu wählen und zu beeinflussen, dass der Brennstoffverbrauch tatsächlich ein Minimum wird. Foto aus R.Planck, Handbuch der Kältetechnik Band I Seite 3

5 Beispiel aus einem Projektantrag: Nutzung von Abwärme aus Kühltürmen zur Kälteproduktion oder hochtransformieren in Fernheiznetze Aus Abwärme Kälte machen heißt, die Menge der Abwärme vergrößern und ihre Temperatur verringern! Seite 4

6 Kälteanlage Wärmetransformator Nutzwärme Antriebswärme T 3 Q 3 Antriebswärme T 2 Q 2 Q 2 T 2 T 1 T 1 Q 0 Q 1 Rückkühlung Q 1 Rückkühlung T 0 Kälte Seite 5

7 Niedrigste Antriebstemperature t 2 : Druck t 2 t t t t t1 1 0 t t t t T Mit = Lösungsenthalpie/Verdampfungsenthalpie T T Mit = 0,2 folgt für t 0 =10 C t 1 =30 C T=7K t 2 80 C T T T 0 T 1 T 2 t 0 t 1 t 2 Temperatur Seite 6

8 Um Kälte x K unter Umgebungstemperatur zu machen braucht man Antriebswärme bei mindestens y=(x+4* T) K über Umgebungstemperatur t u =20 C t 0 / C t 2 / C T / K Seite 7

9 Kühlwassereintritt Heißwassereintritt Heißwasserspreizung

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11 Beispiel aus einem Projektantrag: Nutzung von Abwärme aus Kühltürmen zur Kälteproduktion oder hochtransformieren in Fernheiznetze Abwärme hochtransformieren heißt, Strom zu verbrauchen, oder die Menge der Abwärme verkleinern, aber ihre Temperatur verringern! Seite 10

12 Kälteanlage Wärmetransformator Nutzwärme Antriebswärme T 3 Q 3 Antriebswärme T 2 Q 2 Q 2 T 2 T 1 T 1 Q 0 Q 1 Rückkühlung Q 1 Rückkühlung T 0 Kälte Seite 11

13 Druck T T T T T 0 T1 T 2 t 0 t 1 t 2 Temperatur Seite 12

14 Um Wärme x K über der Abwärmequelle zurückzugewinnen muss die Umgebungstemperatur mindestens y=(x+4* T) K unter der Abwärmequelle liegen t u =20 C t 1 / C t 2 / C T / K Seite 13

15 Seite 14

16 15 Wärmewandler am Campus Charlottenburg Hersteller: BS-Nova Seite 15

17 Fernwärmenetz Heizungsnetz Sommer Umgebung Aquifer (Speicher) Kältenetz Kälteanlage Kälte Antriebswärme 0,8 Seite 16

18 Fernwärmenetz Heizungsnetz Sommer Umgebung Aquifer (Speicher) Kälteanlage Kältenetz Kälte Antriebswärme 0,8 Wärme wird im Aquifer gespeichert Seite 17

19 Fernwärmenetz Heizungsnetz Winter Aquifer (Speicher) Kältenetz Wärmepumpe I Umgebung Wärme wird aus dem Aquifer geholt Seite 18 Heizwärme Antriebswärme 1,5

20 Fernwärmenetz Heizungsnetz Winter Aquifer (Speicher) Kältenetz Wärmepumpe II (Wärmetrafo) Umgebung Heizwärme Antriebswärme 0,45 Je kälter die Umgebung, desto mehr Leistung! Seite 19

21 Fernwärmenetz Heizungsnetz Winter Aquifer (Speicher) Kältenetz Wärmepumpe II (Wärmetrafo) Umgebung Heizwärme Antriebswärme 0,45 Die Antriebswärme ist hier gespeicherte Abwärme! Seite 20

22 Druck Siedepunktserhöhung thermisches Potential Dampfdruckkurven Temperatur Seite 21

23 Druck Dampfdruckerniedrigung mechanisches Potential Dampfdruckkurven Temperatur Seite 22

24 Flexible Be- und Entladung Nutzung von Abfallwärme Keine Selbstentladung Seite 23

25 Wärme-Energie-Recycling ist teuer, hat noch viel Potential Felix Ziegler Institut für Energietechnik

26 Druck Druck Temperatur Temperatur Entladen (Honigmann 1883) Laden Seite 25

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