Energieintensive Industrie: Ein Arbeiter am Ofen im Stahlwerk mit glühender Hitze.
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Industrie-Abwärme effizient nutzen

Industrieprozesse laufen häufig unter hohen Temperaturen ab. Es entsteht Abwärme, für die Unternehmen oft keine wirtschaftliche Verwendung mehr finden. Dabei kann sie durchaus noch genutzt werden.

Für Produktions- und Verarbeitungsprozesse benötigt und erzeugt die deutsche Industrie Wärme. Etwa bei Verbrennungsprozessen entstehen hohe Temperaturen von mehr als 1.000 Grad Celsius. Diese Abwärme kann direkt genutzt oder in den Prozess zurückgeführt werden und so den Energieverbrauch in Unternehmen senken. Bei anderen Prozessen, die diese hohen Temperaturen nicht erreichen, gehen jedoch hohe Anteile der Wärmeenergie als ungenutzte Abwärme verloren.

Abwärmequellen in der Industrie

Abwärme liegt meist als Luft-, Gas- oder Flüssigkeitsstrom oder in Form von diffuser Strahlungswärme vor. Je niedriger in einem nachgeschalteten Prozess die Temperatur für eine Wärmenutzung ist, desto mehr Abwärmequellen kommen infrage. Dazu zählt zum Beispiel Abwärme aus Produktionsmaschinen oder -anlagen, Abwässer aus Wasch-, Färbe- oder Kühlungsprozessen, Kühlanlagen, Kühlung von Server-Räumen, Motoren oder die in Produktionshallen anfallende Abluft.

Jedoch muss die Temperatur der Abwärmequelle grundsätzlich höher liegen als die Temperatur, die der Wärmeverbraucher benötigt. Die Nutzung wird umso wirtschaftlicher, je höher die Temperaturdifferenzen und damit die übertragbaren Wärmeleistungen sind.

Große Abwärmemengen stehen auf einem eher niedrigen Temperaturniveau bis 150 Grad Celsius zur Verfügung. Hier gibt es von Trocknungsprozessen bis hin zur Gebäudeheizung ein breites und technisch ausgereiftes Anwendungsfeld. Liegen mehrere Abwärmeströme mit unterschiedlichen Temperaturniveaus vor, lohnt es sich unter Umständen, diese zusammenzuführen, obwohl die Spitzentemperaturen dann gesenkt werden. Über Wärmepumpen lassen sich die Temperaturniveaus anheben. Insbesondere im Hochtemperaturbereich sind entsprechende Entwicklungen aktueller Forschungsgegenstand.

Mit Abwärme zu CO2-neutraler Energie

Nach Angaben  des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM könnte Abwärme, wenn sie in Strom gewandelt wird, in Deutschland sogar fünf bis zehn konventionelle Kohlekraftwerke ersetzen und damit als CO2-freie Stromquelle gelten. Aktuell geht jedoch noch viel Abwärme verloren: Nur ein Drittel der den technischen Prozessen zugeführten Energie wird genutzt.

Arbeiter steht in einer Industriehalle vor einem Wärmespeicher
©BMWi/Holger Vonderlind
Wärmespeicher können Prozesswärme  speichern.

Nicht immer trifft ein anfallender Abwärmestrom zeitlich mit einem entsprechenden Wärmebedarf an anderer Stelle zusammen. Deshalb sind für eine technische Nutzung in der Industrie Wärmespeicher nötig.

Sie ermöglichen einen zeitlich entkoppelten Einsatz. Gerade in energieintensiven Branchen übersteigt die Abwärme häufig den eigenen Bedarf. Eine sinnvolle Verwendung im eigenen Betrieb ist dann nicht möglich, aber die Lieferung der Abwärme an Dritte kann dann wirtschaftlich sein.
So können beispielsweise Gebäude oder Quartiere in der Nachbarschaft mit Warmwasser und Wärme für die Heizung versorgt werden.

Vor allem bei hohen Abwärme-Temperaturen lohnt sich die Nutzung: 37 Millionen Tonnen CO2-Emissionen im Jahr ließen sich nach Angaben der Deutschen-Energie-Agentur vermeiden. Schätzungen zufolge liegt das Einsparpotenzial durch energieeffiziente Abwärmenutzung für Unternehmen in Deutschland bei rund fünf Milliarden Euro pro Jahr.  Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert Forschung und Entwicklung, um das Potenzial der Abwärmenutzung weiter zu erschließen. Die Akteure sind im Forschungsfeld Abwärme vernetzt.

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