Abwärmenutzung. Abwärmequellen, -senken, Temperaturniveaus, Systeme

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1 Abwärmenutzung Abwärmequellen, -senken, Temperaturniveaus, Systeme Veranstaltung der Bremer Energie-Konsens GmbH Wärmeversorgung im Unternehmen am im Klinikum Reinkenheide/Bremerhaven Dipl. Ing. Heinz Eggersglüß, UTEC GmbH

2 Energieerhaltung Energie kann nicht verloren gehen oder vernichtet werden! Nur die Energieform ändert sich! Jegliche zugeführte Energie wird Wärme!!! Input Betrieb Output Strom Abgas / Abdampf Brennstoff Abluft Gebäudeverluste Abwasser/Kühlwasser

3 Priorität der Abwärmenutzung Rangfolge der Nutzung 1. Abwärme vermeiden Optimierung des Prozesses mit dem Ziel, die anfallende Abwärme zu reduzieren 2. Prozessinterne Wärmerückgewinnung Nutzung der Abwärme im Prozess, z.b. in Lüftungsanlagen, Dampfanlagen 3. Betriebsinterne Verwendung Nutzung im Betrieb für z.b. Heizung, Warmwasserbereitung 4. Transformation zur Kälte- oder Stromproduktion 5. Verwendung außerhalb des Betriebs Abwärmelieferung an Dritte

4 Temperaturniveaus Je höher die Abwärmetemperatur, desto mehr Nutzungsmöglichkeiten bestehen! Je niedriger die geforderte Temperatur, desto mehr Abwärmepotenziale können genutzt werden!

5 Abwärmemenge Abwärmepotenzial ermitteln Q = Abwärme m = Masse des Mediums c = Wärmekapazität des Mediums ΔT = Temperaturdifferenz von vor und nach der Veränderung Beispiele: 1 m³ Wasser wird von 60 C auf 50 C abgekühlt: m = kg cp H2O = 1,16 Wh/kg*K ΔT = 10 K Q = 11,6 kwh m³ Luft wird von 20 C auf 10 C abgekühlt: V = m³ cp Luft = 0,34 Wh/m³K ΔT = 10 K Q = 3,4 kwh

6 Gleichzeitigkeit Abwärmequelle - Abwärmesenke Beispiel: Tages-/Jahreslastgang Verfügbare Wärme nicht gleich nutzbare Wärme! Anfallende Abwärme: Nutzungsfaktor Jahr: 100 % Okt - April 90 % Mai und Sept 60 % Jun Aug 600 MWh/a Nutzungsfaktor Tag: Werktag 80 % Wochenende 15 % Nutzbare Abwärme: 500 MWh/a

7 Technische Komponenten eines Abwärmenutzungssystems

8 Fördermöglichkeiten (Bundesweit) BAFA Programm hocheffiziente Querschnittstechnologien Wärmerückgewinnung aus Druckluftanlagen Wärmerückgewinnung aus Kühlwasser, Abgasen thermischer Prozesse BAFA Bonusförderung (Kälte-/Klimaanlagen) Wärmerückgewinnung aus Kälte-/Klimaanlagen - Anspruch auf Förderung der Abwärmenutzung, wenn sie in Verbindung mit einer Erneuerung der Kälteanlage vorgesehen ist. BAFA Energieberatung Mittelstand (Analysen, Vorplanungen) KfW Programm 494: Energieeffizienzprogramm Abwärme Investitionszuschuss KfW Programm 294: Energieeffizienzprogramm Abwärme Kredit mit Tilgungszuschuss Fördermöglichkeiten (Land Bremen) REN-Richtlinie: Sparsame und rationelle Energienutzung und - umwandlung in Industrie und Gewerbe Zuschussförderung

9 Wärmerückgewinnung Lüftung Prozessinterne direkte Nutzung Techniken z.b.: rotierende Wärmetauscher Kreuzstromwärmetauscher Kreislaufverbundsytem Rückwärmzahl = tatsächliche/mögliche Wärmeübertragung (Wirkungsgrad) Rückwärmzahlen %, üblich ca. 70 % Beispiel Luftmenge m³/h Rückwärmzahl 70 % Laufzeit h/a Temperaturen: innen 20 C, draußen 8 C Abwärmeleistung ca. 29 kw Wärmeeinsparung ca kwh/a

10 Kompressor Wärmetauscher Abwärme Druckluft 1 Betriebsinterne direkte Nutzung Kompressoren wandeln elektrische Energie in viel Wärme und wenig Druckluft um! Druckluft 4% Wärme 30 C (29%) Strom (100%) Wärme 94% Wärme 65 C (65%) Eigene Abbildung Strahlungsverluste 2% Abwärmenutzung Direkte Nutzung der Kühlluft zur Raumheizung (Luftkanal mit Umlenkklappe) Nutzung der HT-Wärme für Heizung/Warmwasserbereitung

11 Druckluft 2 direkte Nutzung Beispiel: Direkte Nutzung der Kühlluft zur Raumheizung

12 Druckluft 3 indirekte Nutzung Beispiel: Nutzung der HT-Wärme Strombedarf Kompressor: kwh/a HT- Abwärmepotenzial: kwh/a (65 %) Wärmenutzung zur Rücklaufanhebung des Heizsystem Nutzbares Potenzial 93 %/, 157 MWh/a da Heizsystem ganzjährige Grundlast aufweist Wichtig: Rücklauftemperatur Heizsystem muss gesichert < 55 C Pufferspeicher vorsehen, da Wärmeangebot und Wärmebedarf nicht immer zeitsynchron

13 Abwärme aus Kälteanlagen Abwärmequellen: Kälteanlagen (groß und klein) z.b in Produktionsbetrieben, Fleischereien, Bäckereien, Hotels Abwärmesenke: Warmwasservorerwärmung oder Tieftemperaturheizung (z.b. FB-Heizung) nutzbare Abwärmetemperatur zwischen 25 C weitgehende Kondensation, d.h. große Abwärmemenge (Kältemenge steht nahezu vollständig als Abwärme zur Verfügung 50 C - nur Überhitzungsanteil, geringe Abwärmemenge Technik: Wärmetauscher im Kältekreis vor dem Kondensator Pufferspeicher Quelle: UTEC Abwärme aus Kälte

14 Wärmerückgewinnung in Dampfsystemen Abwärmequellen Abgas Absalzung/Abschlammung Fegedampf am Entgaser Entspannungsdampf aus Kondensatbehälter Abwärmesenke Speisewasservorerwärmung Vorerwärmung Verbrennungsluft Sonst. Wärmenutzung im Betrieb Abwärme aus Dampf

15 Weitere Abwärmequellen Kühlwasser aus Produktionsprozessen z.b. Autoklaven (30 70 C) Extruder (30 40 C Abluft Trockner Abgase Backöfen (80 C) thermische Nachverbrennungen (80 C) Schmelzöfen Brennwertkessel Und weiteres mehr Weitere Abwärme

16 Abwärme Zusammenfassung Abwärmenutzung ist möglich, wenn Angebot und Nachfrage passend vorhanden ist Abwärmenutzung kann zu einer deutlichen Energieeinsparung führen Systeme müssen sorgfältig geplant werden Abwärmenutzung wird gefördert Einstieg in das Thema z.b. durch eine von der BAFA geförderten Energieberatung Mittelstand Zusammenfassung