Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen & Förderprogramme

Transkript

1 Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen & Förderprogramme 1. Kostenstruktur Drucklufttechnik 2. Funktion & Wirkung der Wärmerückgewinnung 3. Raumheizung durch Abluftwärme 4. Warmwassernutzung 5. Beispiele aus der Praxis 6. Aktuelle Förderprogramme 7. Messtechnik zur Datenerfassung Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

2 1 KOSTENSTRUKTUR DRUCKLUFTTECHNIK Kostenstruktur in optimierten Druckluftstationen 4% 69% 18% 7% Gewandelte Wärme Nutzen 1% 1% Druckluft effizient erzeugen Energiekosten Kompressoren & Aufbereitung Wartungskosten Investitionskosten Installation & Steuerung Kondensataufbereitung Inbetriebnahme Verschwendung Minimieren Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

3 2 FUNKTION & WIRKUNG DER WRG Einsatzgebiete der Wärmerückgewinnung ca. 5 % + 80 C Warmluftheizung für Betriebsräume Aufbau von Warmluftschleusen Raumtemperierung Warmluft für Trocknungsprozesse Einspeisen in Zentralheizungssysteme Warmwasser für Duschund Waschräume ca. 50 % 80 C 70 C 60 C Gebäudeheizung Vorlauftemperatur Galvanik Schwimmbeckenaufheizung Nutzwasser für Kantinen und Großküchen ca. 30 % 50 C Warmwasserleitung Vorlauftemperatur Vorerwärmung Frischwasser Dampfheizung Reinigen von Werkstücken Reinigungswasser in der Lebensmittelindustrie ca. 14 % 40 C 30 C Vorheizen von Warmwasser, Prozesswasser, Versorgungsluft, Fußbodenheizung Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

4 2 FUNKTION & WIRKUNG DER WRG Wärmefluss im Schraubenkompressor (Fluidgekühlt) 100 % gesamte elektrische Leistungsaufname ca. 5 % Abwärme vom Antriebsmotor ca. 76 % durch die Kühlung des Fluids rückgewinnbare Wärmeleistung ca. 15 % durch Kühlung der Druckluft rückgewinnbare Wärmeleistung ca. 2 % Wärmeabgabe der Kompressorenanlage an die Umgebung ca. 2 % Wärmeleistung, die in der Druckluft verbleibt ca. 96 % für Wärmerückgewinnung nutzbare Wärmeleistung Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

5 3.1 RAUMHEIZUNG DURCH ABLUFTWÄRME Anwendungsbereiche der Wärmerückgewinnung Sommer - Abluft Winter - Heizen Zuluft Umluft bis zu 96% der elektrischen Leistungsaufnahme mit Warmluft nutzbar Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

6 3.2 RAUMHEIZUNG DURCH ABLUFTWÄRME Schraubenkompressor mit 45 kw Nennleistung Verdichterwellenleistung: Motorwirkungsgrad: Heizperiode: Verdichterlastlaufzeit: Heizölpreis: Heizwert des Öls: Heizungswirkungsgrad: 50,4 kw 0, Tage 8 Stunden/Tag 0,50 /l 35,5 MJ/l = 9,87 kwh/l (1 MJ = 0,278 kwh) 0,9 Nutzbare Wärmeleistung in der Warmluft: = 96 % der gesamten Leistungsaufnahme = 0,96 x 53,4 kw = 51,26 kw Einsparung: nutzbare Energie x Laststunden x Heizölpreis Heizwert des Öls x Heizungswirkungsgrad gesamte elektr. Leistungsaufnahme: 53,4 kw = 51,26 kw x h x 0,50 /l 9,87 kwh/l x 0,9 = 2.885,- bei Laststunden pro Jahr 1000 Laststunden je Kalenderjahr entsprechen 2.885,- Einsparung Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

7 4.1 WARMWASSERNUTZUNG Wärmetauschersystem bei fluidgekühlten Kompressoren WRG Wasser kalt Druckluft Ansaugluft heißes Kühlfluid Plattenwärmetauscher Thermoventil für Wärmetauscher Thermoventil für internen Fluidkreislauf Kühler Lüfter WRG Wasser warm ca. 76 % der elektrischen Leistungsaufnahme mit Wärmetauscher nutzbar Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

8 4.2 WARMWASSERNUTZUNG Installationsbeispiel Warmwasserheizung Druckluftnetz Ansaugfilter Druckluftnachkühler Verdichter Fluid warm Fluidkühler Fluid kalt Fluid warm Thermoventil 1 Fluid kalt Wasser warm Wasser kalt T max T min Luftpolster Fluidabscheider Warm-Wasser- Verbraucher Heizung Zulauf Heizung Rücklauf Thermoventil 2 Kaltwasserzulauf Luftgekühlter Schraubenkompressor Wärmerückgewinnungssystem Warmwasser- Speicher-Behälter Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

9 4.3 WARMWASSERNUTZUNG Schraubenkompressor mit 45 kw Nennleistung Gesamtaufnahmeleistung: 53 kw Heizperiode: 125 Tage Verdichterlastlaufzeit: 8 Stunden /Tag Heizölpreis: 0,50 /l Heizwert des Öls: 35,5 MJ/I = 9,87 kwh/l (1 MJ = 0,278 kwh) Heizungswirkungsgrad: 0,9 Nutzbare Wärmeleistung zur Erwärmung von Industriewasser: = 76 % der Aufnahmeleistung = 0,76 x 53,0 kw = 40,3 kw Einsparung: nutzbare Energie x Laststunden x Heizölpreis Heizwert des Öls x Heizungswirkungsgrad = 40,3 kw x h x 0,50 /l 9,87 kwh/l x 0,9 = = 2.269,-- bei Laststunden pro Jahr Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

10 4.4 WARMWASSERNUTZUNG Schraubenkompressor mit 45 kw Nennleistung Gesamteinsparung Industriewassererwärmung + Warmluftnutzung Aufgeheizte Industriewassermenge pro Std. bei Eintrittstemperatur: 20 C, Austrittstemperatur: 50 C Kalorimetrische Gleichung: Q = m x c x t Massenstromberechnung: Q = 40,3 kw c Wasser = 4,18 kj/kg K t = 30 K 1 kw = kj/h 40,3 kw = x ,18 kj/kg K x 30 K m = kj / h kw = kg/h = 1,1 m3/h Industriewasser Als Warmluft verbleibende Energie: 20 % der gesamten Leistungsaufnahme = 0,20 x 53,3 kw = 10,66 kw Q c x t Einsparung durch Warmluft : nutzbare Energie x Laststunden x Heizölpreis Heizwert des Öls x Heizungswirkungsgrad = = 10,66 kw x h x 0,50 /l 9,87 kwh/l x 0,9 600,-- bei Laststunden Gesamteinsparung: 2.269,-- 600, ,-- (bei Industriewassererwärmung) (bei Warmluftnutzung) bei Laststunden, pro Jahr Q = Wärmeleistung, m = Massenstrom, c = spez. Wärmekapzität, t = Temperaturdifferenz Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

11 4.5 WARMWASSERNUTZUNG Plattenwärmetauscher Paket aus verlöteten, geprägten Edelstahlplatten sehr gute Wärmeübertragung kompakte Bauweise Fluideintritt Wasseraustritt für Warmwasser ohne Trinkwasserqualität bis 70 C Fluidaustritt nicht für Trinkwasser geeignet Wassereintritt Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

12 4.6 WARMWASSERNUTZUNG Hinweise zur Wasserqualität Die Einhaltung der Grenzwerte schützt vor Defekten Kühlwasseruntersuchung sinnvoll Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

13 4.7 WARMWASSERNUTZUNG Sicherheitswärmetauscher für Warmwasser mit Trinkwasserqualität bis 70 C Lebensmittelindustrie, Kantinen und Großküchen Erwärmung von Trinkwasser chemische und pharmazeutische Industrie Druckwächter Sicherheitsraum Ausgleichsgefäß Wasseraustritt Wassereintritt Fluidaustritt Fluideintritt für Trinkwasser geeignet Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

14 5.1 BEISPIELE AUS DER PRAXIS Warmwasser für Großküche Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

15 5.2 BEISPIELE AUS DER PRAXIS Raumtemperierung / Warmwasseroption Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

16 5.3 BEISPIELE AUS DER PRAXIS Warmluftschleuse & Warmwasser Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

17 5.4 BEISPIELE AUS DER PRAXIS Brauchwasserkreislauf / Prozesswasser Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

18 6 AKTUELLE FÖRDERPROGRAMME - BAFA KMU-Zuschüsse für hocheffiziente Technologien Bekanntmachung im Bundesanzeiger vom 18. September 2012 Ziel: Erhöhung der Energieeffizienz 2 Verfahren: Ersatzinvestitionen & Systemische Optimierung echte Fördergelder (keine Beschränkung auf vergünstigte Kredite) Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

19 6.1 AKTUELLE FÖRDERPROGRAMME - BAFA Grundlagen des Förderprogramms Was wird gefördert? Einzelmaßnahmen als Ersatzinvestitionen zum Austausch ineffizienter Einzelkomponenten (Druckluftsysteme, Wärmerückgewinnung, etc) sowie Systemische Maßnahmen zur Modernisierung mehrerer Komponenten Wer wird gefördert? KMU / <500 MA / < 100 Mio. Umsatz Wie erfolgt Förderung? Förderung als Zuschuss. Die Höhe in Abhängigkeit der Unternehmensgröße bis zu 30% der zuwendungsfähigen Ausgaben; bei Systemischer Optimierung max. 100 T. Inanspruchnahme eines Energieberaters kann mit 60% auf max. 3T gefördert werden. Wo sind Anträge zu stellen? Informationen unter Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

20 6.2 AKTUELLE FÖRDERPROGRAMME - BAFA A. Einzelmassnahmen Fördergegenstand & Voraussetzungen - Ersatzinvestitionen / keine Förderung von Neuinvestitionen - Planungs- und Installationskosten - Nettoinvestitionen zwischen 5 T und 30 T einschließlich Nebenkosten - Eigenleistungen des Antragstellers nicht förderfähig Was wird gefördert hocheffiziente Anlagen u.a.: - Schraubenkompressoren mit und ohne Drehzahlregelung - Wärmerückgewinnung - Übergeordnete Steuerung - Ultraschallmessgerät Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

21 6.3 AKTUELLE FÖRDERPROGRAMME - BAFA A. Einzelmassnahmen Höhe der Förderung Nebenkosten bis zu 30% der Netto-Investkosten förderfähig Fördersumme KMU: 30% der zuwendungsfähigen Kosten Beispiel bei Netto-Investitionskosten von 15 T und Installationskosten von 4 T belaufen sich die zuwendungsfähigen Kosten auf max. 15 x 1,3 = 19,5 T. Damit beträgt die Fördersumme 5.700,- Invest & Installation Planungs-& Installation skosten , , ,- Förderung 5700,- Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

22 6.4 AKTUELLE FÖRDERPROGRAMME - BAFA A. Einzelmassnahmen Anforderungen an hocheffiziente Drucklufterzeuger Neue, abgeänderte Werte werden von einem Großteil der Kaeser-Schraubenverdichter erfüllt. Sprechen Sie uns auf die Fördermassnahme an. Wir informieren Sie, welcher Weg für Sie optimal ist. Werte werden von dem Großteil der Kaeser Palette bereits heute erfüllt: BSD / CSD / CSDX / DSD / DSDX / ESD / FSD Nenndruck spezifische Leistungsaufnahme [bar(ü)] [kw/(m³/min)] 6 5,68 7 6,20 8 6,67 9 7, , , ,26 Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

23 6.5 AKTUELLE FÖRDERPROGRAMME - BAFA B. Systemische Optimierung Fördergegenstand & Voraussetzungen Erneuerung von mind. 2 Querschnittstechnologien (Druckluft & Raumlufttechnik) Unternehmensindividuelles Konzept muss das technische Gesamtsystem verbessern Förderfähige Massnahmen müssen sich unmittelbar positiv auswirken Konzept durch BAFA-zertifizierten Energieberater Falls Antragsteller zert. Energiemanagementsystem besitzt auch durch eigene MA Art & Höhe der Förderung: De-minimis Zuwendungen je Antragsteller auf einen Betrag von ,- begrenzt Mindest-Energieeinsparung: 25% -> Förderung 10 bis 30% je nach E-Einsparung Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

24 6.6 AKTUELLE FÖRDERPROGRAMME - BAFA B. Systemische Optimierung Art & Höhe der Förderung: AGVO Förderung von Mehrkosten für zusätzlichen Umweltschutzaufwand gegenüber Referenzinvestition mit geringerem Umweltschutzstandard Zuwendungen je Antragsteller auf einen Betrag von ,- begrenzt Förderung 20 bis 40% der Mehrkosten Investitionsobergrenze: Förderung der Energieberatung Im Rahmen des Programms wird für die Beratung ein Zuschuss in Höhe von 60% der förderfähigen Beratungskosten, max. ein Betrag von 3.000,- gewährt Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

25 7 MESSTECHNIK ZUR DATENERFASSUNG Wichtige Sensoren zur Erfassung von Betriebsdaten Messung des Volumenstroms Feststellung des tatsächlichen Volumenstroms Taupunktüberwachung Sicherstellung einer geeigneten Druckluftqualität Permanentes Monitoring der Kohlenwasserstoffe Bei hohen Druckluftqualitäten insb, in der Lebensmittel oder Kohlefaserindustrie spielt die Einhaltung der Ölrestwerte eine entscheidente Rolle. Wir geben Ihnen die Daten an die Hand! Leckagen orten bedeutet Energieaufnahme vermeiden Der wichtigste Schritt wirtschaftlich zu Produzieren bedeutet einen schonenden Umgang mit Ressourcen. Hierzu zählt die Ortung und Vermeidung von Leckagen die Energieeinsparung setzt die Kenntnis über den Einsatz der Energievoraus Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

26 Pneumatik-Shop mit Artikel Be- und Entlüftungen Großkälte / Kaltwassersätze Service für alle Hersteller Rohrleitungs- Installationen Druckluftanalyse Stickstoff- Technologie HERZLICHEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Steuerungstechnik Mietkompressoren Diesel / Elektrisch Modernste Druckluftkomponenten Jürgen Sommer Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

27 Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

28 Back Up Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

29 3.3 RAUMHEIZUNG DURCH ABLUFTWÄRME Heizenergiebedarf Rechenbeispiel für 500m² Grundfläche Beheizung eines Gebäudes mit 500 m² zu beheizender Grundfläche Jahresheizenergieverbrauch nach WSVO 95: 100 kwh/(m² a) Heizperiode: 125 Tage Verdichterlaufzeit: 8 Stunden/Tag gesamter Jahresheizenergieverbrauch: 500 m² x 100 kwh/(m² a) = kwh/a erforderliche Heizleistung pro Tag: nutzbare Wärmeleistung des Kompressors: kwh/a 125 Tage/a 50,2 kw = 400 kwh/tag nutzbare Heizenergie pro Tag: 50,2 kw x 8 Stunden / Tag = 401,6 kwh / Tag Sicherheitsreserven sind einzuplanen Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23

30 5.1 WARMWASSERNUTZUNG Rohrbündelwärmetauscher. bis max. 70 C Wasseraustrittstemperatur für Warmwasser ohne Trinkwasserqualität Fluideintritt Fluidaustritt Wasseraustritt Wassereintritt *Geradrohr-Wärmetauscher Wärmerückgewinnung in Druckluftstationen / Förderprogramme Hausmesse Gersthofen Juli /23