Abwärme oder Wärmequelle ein schlummerndes Potenzial Thermodynamik und erfolgreiche Anwendungen Dipl. Ing. (FH) Helmut Krames Stellvertretender Bereichsleiter Energieeffizienz und erneuerbare Energien Saarbrücken 02.04.2014
Was ist Energie? Einstein: E = m x c² Hilft das im Alltag? Thermodynamik: Energie ist die Arbeit, die ein physikalisches System verrichten kann
Energieformen Licht Wärme Schall
1. Hauptsatz der Thermodynamik In jedem Prozess bleibt die Gesamtenergie des Systems konstant Energieerhaltungssatz Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Energiearten Chemische Energie Thermische Energie Reibung Kinetische Energie Potentielle Energie
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
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
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
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
Thermografie als Hilfsmittel Identifizieren der Wärmequellen mittels Wärmebildkamera
Abwärme Kältetechnik 24.7 C 20 0-20 -40.0 Abwärme Kältetechnik über Dach nutzbare Leistung 800 kw Niedriges Temperaturniveau sehr gut in Lüftungsanlagen nutzbar
Abwärmenutzung Druckluft Druckluft = 6 % Druckluft = 94% Abwärme Hohe Laufzeit, hohes Temperaturniveau Abwärmeleistung: 750 kw, 6.000 h/a
Wärmerückgewinnung Druckluft
Potenzial Druckluft 62.000 installierte Druckluftanlagen Verbrauch an Strom 14.000.000.000 kwh/a = 14 TWh/a entspricht 3,1 Millionen 4-Personenhaushalte Verfübare Heizenergie 13 TWh/a
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 18.000 kwh/a - Investition 5.600 - Statische Amortisation 6,2 a - Interner Zinsfuß 9,0 %
Wärmerückgewinnung Labor Laborbereich wird konditioniert mit Klimasplitgerät Nachbarraum hat Abwärme von Trockner Stromeinsparung: 34.000 kwh/a Invest: 7.500 Dyn. Amortisation: 2,1 a Interner Zinsfuß: 56 %
Wärmerückgewinnung für Lüftungsgerät - Lüftung Sozialräume Versammlungsraum ohne Wärmerückgewinnung - Reiner Außenluftbetrieb - Besonderheit: Abluft wärmer als Raumluft - Gaseinsparung 88.000 kwh/a - Investition 8.500,- - Dynamische Amortisation 4,4 a - Interner Zinsfuß 27 % - Kosteneinsparung 2.500 /a
Faustformel Ganzjähriger Betrieb (t ma = 9 C, t Zul = 20 C) Pro 1.000 m³ Luft Pro 1.000 Betriebsstunden pro Jahr Einsparung von 170 /a (Gas) bzw. 240 /a (Öl) Beispiel: 12.000 m³/h bei 7.000 h/a Einsparung 18.000 /a bzw. 25.000 /a
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
Lüftung WRG Neue Lüftungsanlage ohne WRG installiert Heizung und Kühlung elektrisch Empfehlung: WRG nachrüsten Stromeinsparung: 61.000 kwh/a Invest: 10.960 Dyn. Amortisation: 1,7 a Interner Zinsfuß: 68 %
Lüftungsanlage Herrenumkleide - Zuluftgerät - Abluft über Wandventilatoren - Einbau eines Gerätes mit Wärmerückgewinnung - Rückwärmzahl 70% - Einsparung 9.000 kwh/a Gas - Invest 6.400 - Dynamische Amortisation 23 a - Interner Zinsfuß 7 %
Abwärmenutzung Druckereibetrieb Rückkühler auf dem Dach 40 C 31.5 C 30 Sp1 20 10 1.0 Abwärmeleistung Rückkühler ca. 40 kw Im Anbau wurde eine Brennwerttherme installiert (FBH) 25 kw
Abwärme Zementindustrie 160.0 C 150 temp 111.4 100 50 0.0 Abwärme mit hohem Temperaturniveau Leistung ca. 1.000 kw Verfügungszeit ca. 7.500 h/a 7.500.000 kwh/a entspricht 300 Einfamilienhäusern
Abwärmenutzung durch Kaskadierung Dachziegelherstellung Trockner wird mit Abwärme des Brennofens betrieben
Neubau 100 % Beheizung aus Abwärme Zusätzliche Maßnahmen: - Erhöhung des Dämmstandards - Einbau einer Lüftungsanlage mit WRG im Bürobereich
Management Überwachung gehört dazu
Standort Biogasanlage 300 m Umkreis Biogasanlage in der Nähe von potenziellem Wärmenutzern Hier: Freizeitbad
Biogasanlagen Inputstoffe: Landwirtschaftl. Reststoffe Anbaubiomasse (z.b. Mais) Bioabfälle
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)
Vorgehensweise Check im eigenen Betrieb durch externe Experten Konzept für den gesamten Betrieb ausarbeiten Umsetzungsplan erstellen Ausgangsprozesse optimieren!
Förderprogramme EffCheck Rheinland-Pfalz Beratung Energie, Abfall, Abwasser, Wasser BAFA Querschnittstechnologien Investition und Beratung KfW-KMU-Beratung Beratung Energie
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