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Querschnittsthemen / Abwärmenutzung / Systeme in Betrieben und Potentiale
Abwärmenutzung bei Druckluft
Bei der Herstellung von Druckluft entsteht ein hohes Abwärmeaufkommen, welches oft ungenutzt in die Umwelt entweicht oder im schlechtesten Fall unter Einsatz weiterer Energie abgeleitet werden muss.
Die Abbildung zeigt die Wärmeverteilung in einem Schraubenkompressor mit Öleinspritzkühlung.
In der Abwärme liegt ein hohes Einsparpotenzial, oft von bis zu 90%.
Die Abwärme kann in Betrieben mit hohem Druckluftverbrauch wie Tischler-, KfZ-, und Metallbetrieben zur Unterstützung der Raumheizung genutzt werden oder über einen Wärmetauscher zur Erwärmung von Warmwasser und Brauchwasser genutzt werden. Zur Unterstützung der Zentralheizung kann die Abwärme fast immer verwendet werden.
[1] = Leitfaden Abwärmenutzung im Betrieb, Bayerisches Landesmat für Umwelt (LfU), 2012
[1] = BMVBS, Online Publikation Nr. 12
[2] = Abwärmenutzung im Betrieb,Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
[3] = Leitfaden Abwärmenutzung im Betrieb, Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU), 2012
[4] = Klimaschutz durch optimierten Betrieb von Kälteanlagen, Umweltzentrum des Handwerks Thüringen, Landesinnungsverband Fleischerhandwerk Thüringen
Kein Handwerksbetrieb ist wie der andere aufgebaut. Daher muss gerade im Bereich Abwärme die Darstellung der Systeme und Potenziale gegliedert werden.
Querschnittsthemen
Gewerke, bei denen die Abwärmenutzung einen wesentlichen Beitrag zur Effizienzsteigerung ausmachen kann, wie
Grundlege Informationen zu Technologien und Anlagen finden Sie hier.
Querschnittsthemen
- Abwärmenutzung bei Druckluft (z.B. in Kfz-, Tischler und Metallverarbeitenden Betrieben)
- Wärmerückgewinnung aus Raum- / Umgebungsluft (in allen Betrieben)
- Abwärmenutzung Bereich Kälte
Gewerke, bei denen die Abwärmenutzung einen wesentlichen Beitrag zur Effizienzsteigerung ausmachen kann, wie
- Bäcker
- Fleischer
- Textilreiniger
Eine gute Ergänzung zur Abwärmenutzung kann der Einsatz von Solarthermischer Prozesswärme sein.
Grundlege Informationen zu Technologien und Anlagen finden Sie hier.
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| Wärme Schraubenkompressor |
| Copyright: drucklufttechnik.de |
Bei der Herstellung von Druckluft entsteht ein hohes Abwärmeaufkommen, welches oft ungenutzt in die Umwelt entweicht oder im schlechtesten Fall unter Einsatz weiterer Energie abgeleitet werden muss.
Die Abbildung zeigt die Wärmeverteilung in einem Schraubenkompressor mit Öleinspritzkühlung.
In der Abwärme liegt ein hohes Einsparpotenzial, oft von bis zu 90%.
Die Abwärme kann in Betrieben mit hohem Druckluftverbrauch wie Tischler-, KfZ-, und Metallbetrieben zur Unterstützung der Raumheizung genutzt werden oder über einen Wärmetauscher zur Erwärmung von Warmwasser und Brauchwasser genutzt werden. Zur Unterstützung der Zentralheizung kann die Abwärme fast immer verwendet werden.
Durch die Nutzung der Abwärme sparen Sie nicht nur Energie, sie vermeiden auch zu hohe Betriebstemperaturen im Bereich des Kompressors.
Bei die Abwärmenutzung aus Druckluftanlagen lassen sich Wassertemperaturen von 70-80°C erreichen. Ab einer Leistung von 5 kW werden für neue Druckluftanlagen bereits Systeme zur Wärmerückgewinnung angeboten. Aber auch ältere Kompressoren lassen sich nachrüsten, wobei die Investitionskosten hier ca. 30% höher liegen.
Die Amortisationszeit für Systeme mit Plattenwärmetauschern zur Wärmeeinspeisung in Heizsysteme wird von Herstellern mit einem halben bis zwei Jahre angegeben. Die Wirtschaftlichkeit der Anlagen bleibt jedoch im Einzelfall zu prüfen und hängt sehr stark vom zeitlichen Nutzungsprofil der Anlage ab.[1]
Wärmerückgewinnung
Häufig ist die einfachste und kostengünstigste Art der Wiederverwendung von Wärme die Wärmerückgewinnung. Dabei wird meist Abluft in Wärmetauschern aneinander vorbei geführt um dabei die enthaltene Wärme der Abluft an die kältere Zuluft abzugeben.
Im folgenden Auszug aus dem Leitfaden des LfU ist eine Wärmerückgewinnung schematisch dargestellt. Dabei wird die Aussenluft durch die warme Abluft ( 23,8°C) auf 15,6°C erwärmt.
Häufig ist die einfachste und kostengünstigste Art der Wiederverwendung von Wärme die Wärmerückgewinnung. Dabei wird meist Abluft in Wärmetauschern aneinander vorbei geführt um dabei die enthaltene Wärme der Abluft an die kältere Zuluft abzugeben.
Im folgenden Auszug aus dem Leitfaden des LfU ist eine Wärmerückgewinnung schematisch dargestellt. Dabei wird die Aussenluft durch die warme Abluft ( 23,8°C) auf 15,6°C erwärmt.
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| Schema WRG |
| Copyright: Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU) |
Abwärmenutzung Bereich Kälte
Durch die Verdichtung des Kältemittels, hat dieses meist eine Temperatur von über 80°C, wodurch an den Verflüssigern kontinuierlich Abwärme anfällt. Eine Nutzung dieser Abwärme zur Vorheizung des Brauchwassers auf ungefähr 35°C und für Niedertemperaturheizungen ist sinnvoll.
Wärmerückgewinnung ist meist erst ab einer Kälteleistung von 5-6 kW sinnvoll (laut Norddeutscher Kälte-Fachschule).
Bedingungen für eine wirtschaftliche Nutzung von Abwärme sind:
Durch die Verdichtung des Kältemittels, hat dieses meist eine Temperatur von über 80°C, wodurch an den Verflüssigern kontinuierlich Abwärme anfällt. Eine Nutzung dieser Abwärme zur Vorheizung des Brauchwassers auf ungefähr 35°C und für Niedertemperaturheizungen ist sinnvoll.
Wärmerückgewinnung ist meist erst ab einer Kälteleistung von 5-6 kW sinnvoll (laut Norddeutscher Kälte-Fachschule).
Bedingungen für eine wirtschaftliche Nutzung von Abwärme sind:
- die gesicherte Abnahme der Abwärme
- der Einsatz einer Verbundanlage
- die richtige Dimensionierung des Pufferspeichers durch einen erfahrenen Fachmann
Die Abwärme kann häufig den gesamten Warmwasserbedarf im Betrieb decken. Hierbei ergeben sich Energieeinsparungen von 40-60 %.
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Bäcker
Da in den Produktionsprozessen des Bäckerhandwerks einerseits Wärme abgeführt wird (z.B. aus Ofenanlagen) und andererseits Wärme zugeführt werden muss (z.B. für die Erwärmung des Backwassers, für Gäranlagen, Reinigung der Geräte, Beheizung) ergeben sich in diesem Gewerk große Potenziale zur Nutzung von Abwärme.
Weiterhin könnte auch Abwärme zu Kälte gewandelt werden, die in Kühl- und Tiefkühlhäusern einsetzbar wäre.
Wenn die Wärme aus den Schwaden und dem Abgas nicht genutzt wird ergeben sich daraus zusammen Verluste, die fast der Hälfte des eingesetzten Brennstoffes entsprechen. Somit kann eine Wärmerückgewinnung aus Öfen – bezogen auf die Brennerleistung- theoretisch zu 40%-45% erfolgen. Wirtschaftlich betrachtet liegt das Potenzial bei 20%-30%.[1]
Durch neue Entwicklungen kann durch einen Backschwadenkondensator eine Energieeinsparung beim Backofen von 40% erreicht werden. Durch einen effizienten Energieeinsatz und die Nutzung oder Wandlung vorhandener Wärme im Betrieb können durchschnittlich 20% eingespart werden.[2]
Eine Bäckerei spart 6000l Heizöl im Jahr durch Wärmerückgewinnung (Seite 14)
Da in den Produktionsprozessen des Bäckerhandwerks einerseits Wärme abgeführt wird (z.B. aus Ofenanlagen) und andererseits Wärme zugeführt werden muss (z.B. für die Erwärmung des Backwassers, für Gäranlagen, Reinigung der Geräte, Beheizung) ergeben sich in diesem Gewerk große Potenziale zur Nutzung von Abwärme.
Weiterhin könnte auch Abwärme zu Kälte gewandelt werden, die in Kühl- und Tiefkühlhäusern einsetzbar wäre.
Wenn die Wärme aus den Schwaden und dem Abgas nicht genutzt wird ergeben sich daraus zusammen Verluste, die fast der Hälfte des eingesetzten Brennstoffes entsprechen. Somit kann eine Wärmerückgewinnung aus Öfen – bezogen auf die Brennerleistung- theoretisch zu 40%-45% erfolgen. Wirtschaftlich betrachtet liegt das Potenzial bei 20%-30%.[1]
Durch neue Entwicklungen kann durch einen Backschwadenkondensator eine Energieeinsparung beim Backofen von 40% erreicht werden. Durch einen effizienten Energieeinsatz und die Nutzung oder Wandlung vorhandener Wärme im Betrieb können durchschnittlich 20% eingespart werden.[2]
Eine Bäckerei spart 6000l Heizöl im Jahr durch Wärmerückgewinnung (Seite 14)
Für die Auslegung einer Anlage zur Abwärmenutzung bzw. einer Wärmerückgewinnungsanlage sollte immer ein kompetenter Fachmann befragt werden
Textilreiniger
Textilreiniger und Wäschereien haben einen sehr hohen Bedarf an Warmwasser für Waschprozesse und an Dampf für die weiteren Prozesse.
Bei allen Prozessen fällt Abwärme in Form von Abgasen, Abluft oder Abwasser an und kann intern weiter genutzt werden. Die Wärme aus dem Abwasser bei Waschprozessen kann kaskadenartig weitergenutzt werden.
Maßnahmen zur Abwärmenutzung amortisieren sich oft nach 3-4 Jahren.[3]
Textilreiniger und Wäschereien haben einen sehr hohen Bedarf an Warmwasser für Waschprozesse und an Dampf für die weiteren Prozesse.
Bei allen Prozessen fällt Abwärme in Form von Abgasen, Abluft oder Abwasser an und kann intern weiter genutzt werden. Die Wärme aus dem Abwasser bei Waschprozessen kann kaskadenartig weitergenutzt werden.
Maßnahmen zur Abwärmenutzung amortisieren sich oft nach 3-4 Jahren.[3]
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| Beispiel Wäscherei Klose |
| Copyright: Sächsische Energieagentur (SAENA) |
Metallverarbeitende Betriebe
Diese Betriebe haben sehr heterogene Betriebsstrukturen und sehr unterschiedliche Betriebsgrößen.
Abwärme kann in kleineren Betrieben selten gefasst werden und wird meist an die Umgebungsluft abgegeben.
In mittleren und großen Handwerksbetrieben sollte man die Einsparpotentiale nutzen.
In diesem Metallbetrieb konnte eine Energieeinsparung bei den wärmetechnischen Prozessen von 9 % erreicht werden (Seite 14)
Diese Betriebe haben sehr heterogene Betriebsstrukturen und sehr unterschiedliche Betriebsgrößen.
Abwärme kann in kleineren Betrieben selten gefasst werden und wird meist an die Umgebungsluft abgegeben.
In mittleren und großen Handwerksbetrieben sollte man die Einsparpotentiale nutzen.
In diesem Metallbetrieb konnte eine Energieeinsparung bei den wärmetechnischen Prozessen von 9 % erreicht werden (Seite 14)
Fleischer
Im fleischverarbeitenden Handwerk werden größere Mengen an Warmwasser benötigt. Zugleich muss Abwärme aus dem Bereich der Kältemaschinen abgeführt werden.
Im fleischverarbeitenden Handwerk werden größere Mengen an Warmwasser benötigt. Zugleich muss Abwärme aus dem Bereich der Kältemaschinen abgeführt werden.
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| Abwärme Kälteanlage |
| Copyright: Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt, Hamburg |
Einige Voraussetzungen müssen für die Wirtschaftlichkeit einer Wärmerückgewinnung erfüllt sein:[4]
Die Speichergrößen müssen angepasst und ausreichend groß sein. Dazu muss zwingend eine detaillierte Bestandsaufnahme stattfinden.
Übliche Werte der Einsparung bei kleineren und mittleren Betrieben sind 1000 bis 2000 €/Jahr (Seite 7)
- ein Warmwasserverbrauch von mindestens 750 Liter pro Tag
- mindestens 8–10 kW installierte Kälteleistung
- möglichst kurze Kältemittelleitungen zum Aufstellort des Warmwasserspeichers
- ein Warmwasserspeicher, da die Abwärme aus den Kälteanlagen kontinuierlich anfällt, Warmwasser aber schubweise, z. B. zur Reinigung, benötigt wird.
Die Speichergrößen müssen angepasst und ausreichend groß sein. Dazu muss zwingend eine detaillierte Bestandsaufnahme stattfinden.
Übliche Werte der Einsparung bei kleineren und mittleren Betrieben sind 1000 bis 2000 €/Jahr (Seite 7)
[2] = Abwärmenutzung im Betrieb,Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
[3] = Leitfaden Abwärmenutzung im Betrieb, Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU), 2012
[4] = Klimaschutz durch optimierten Betrieb von Kälteanlagen, Umweltzentrum des Handwerks Thüringen, Landesinnungsverband Fleischerhandwerk Thüringen
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Eine Förderübersicht für Unternehmen der Kampagne "Deutschland macht´s effizient" finden Sie hier.
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