Auf den Industriesektor entfallen rund 30 % des Endenergiebedarfs der Bundesrepu- blik Deutschland. Rund drei Viertel davon werden zur Bereitstellung von Raumwär- me, Warmwasser oder als Prozesswärme, z. B. zur Dampferzeugung, zur Erwärmung von Einsatzstoffen und Materialien oder für Trocknungs- und Reinigungsprozesse eingesetzt. Der überwiegende Teil der verwendeten Energie verlässt die Einsatzbereiche in Form diffuser oder gebündelter Abwärme. Auch in Prozessen und Anwendungen, in denen kein Wärmebedarf besteht und in denen eine Wärme- entwicklung unerwünscht ist, fällt durch Reibung, Umwandlungsverluste oder ther- modynamische Gegebenheiten vielfach Abwärme an.
Abwärme in der Industrie
Industrielle Wärmetechnik bezeichnet Wärme, die in Industrieprozessen als Nebenprodukt anfällt und derzeit ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, die künftig jedoch einen Nutzen für Industrie und Gesellschaft haben könnte. Abwärme entsteht durch Ineffizienzen von Ausrüstung und Prozessen sowie durch thermodynamische Beschränkungen. Ziel der industriellen Abwärmenutzung ist es, die verfügbare Abwärme sinnvoll für weitere Zwecke zu nutzen.
Arten von Heizsystemen
Öl- oder Gasheizung – gewerbliche Heizkessel werden vor allem zum Heizen größerer Gebäude verwendet. Ob Öl- oder Gaskessel, Wasser wird erhitzt und dann an Heizkörper geleitet, oder in einigen Fällen wird Wasser verwendet, um Dampf zu erzeugen, der dann durch das Rohrsystem geleitet wird.
Wärmetauschersystem – auch als Warmluft-Raumheizsystem bekannt. Dabei wird Luft mithilfe eines Ventilators über einen Wärmetauscher geleitet. Dieser Wärmetauscher ist im Wesentlichen ein System, das Luft erwärmt und gleichmäßig im Raum verteilt. Daher ist es ideal für Anwendungen, bei denen konstante und gleichmäßige Temperaturen erforderlich sind.
Destratifikationsheizung – dieses System nutzt thermische Destratifikation, d. h. es vermischt die Innenluft eines Gebäudes, um geschichtete Wärmeschichten zu beseitigen und überall eine gleichmäßige Temperatur zu erzeugen. Destratifikationsventilatoren zirkulieren die warme Luft, sodass die Temperaturen auf Boden- und Deckenhöhe auf einem normalen Niveau bleiben.
Wärmepumpen – diese Systeme entziehen der Luft die Wärme und pumpen sie zurück in das Gebäude. Wärmepumpensysteme benötigen zur Regeneration weder Öl noch Gas; sie funktionieren gut in Einrichtungen, die auf einer festgelegten Temperatur gehalten werden.
Luftrotationssysteme – diese Systeme bewegen große Luftmengen bei kontrollierten Temperaturen. Kühlere Luft wird kontinuierlich von unterhalb des Heizgeräts angesaugt, wodurch überall gleichmäßige Temperaturen entstehen. Diese Heizgeräte eignen sich für Lagerhallen oder andere Bereiche, die Frost- und Eisschutz erfordern, und erzeugen konstante Temperaturen ohne Verwendung von Kanälen.
HVAC-Systeme – diese Systeme halten Gewerbeimmobilien im Winter effizient warm und im Sommer kühl. Diese Heizsysteme verfügen über Kompressoren, die Kältemittel von Gasen in Flüssigkeiten umwandeln, die dann zusammen mit den Kältemitteln durch Spulen im Gerät geleitet werden.
Nutzungsmöglichkeiten für industrielle Wärmetechik
Abwärme kann für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden. Die Nutzungsmög- lichkeiten umfassen:
Anlagen- bzw. prozessinterne Nutzung: Abwärme wird der Anlage oder dem Prozess, dem sie entstammt, erneut zugeführt. Diese Form der Abwär- menutzung wird auch als Wärmerückgewinnung bezeichnet (Abbildung 2).
Betriebsinterne Nutzung: Abwärme wird innerhalb des gleichen Betriebs für andere Anlagen oder Prozesse verwendet.
Externe Nutzung: Abwärme wird außerhalb des Betriebes am gleichen Standort oder über eine Einspeisung in Fernwärmenetze genutzt.
Technologien für die Abwärmenutzung in der Industrie
Industrie-Wärmetauscher ermöglichen den Austausch von thermischer Energie zwischen verschiedenen Stoffströmen, was zu enormen Einsparungen im Verbrauch von Primärenergie und dadurch bei den Kosten für Heizungen und/oder Produktionsprozessen führt. Moderne Industrie-Wärmetauscher können verschiedene Formen annehmen, wie zum Beispiel die Wärmeübertragung auf Luft, Wasser oder ein anderes Medium. Wärmetauscher können im Bereich der Produktion eingesetzt werden, um bestimmte Anlagen auf einer konstanten Temperatur zu halten oder bei der Klimatisierung von Großraumbüros zu helfen. Sie führen nicht nur zur Kostenreduzierung im Unternehmen, sondern auch zu einem positiven Umweltbewusstsein.
Technologien zur thermischen Nutzung von Abwärme
Wesentliche Komponenten zur thermischen Nutzung von Abwärme sind Wärmetau- scher, Wärmespeicher und Wärmepumpen.
Wärmetauscher erlauben die Übertragung von Wärme von einem warmen Medium auf ein kälteres Medium. Damit sind sie ein Grundbestandteil eines Abwärmenutzungssystems. Wärmetauscher werden in verschiedener Form auch für die thermisch getriebene Strom- und Kältebereitstellung eingesetzt.
Wärmespeicher dienen der zeitlichen Entkopplung zwischen Wärmebedarf und Wärmeanfall. Sie erlauben eine zeitweise Einspeicherung der verfügba-
Wärmepumpen erlauben es, unter Energiezufuhr das Temperaturniveau vorhandener Abwärme zu variieren. Dadurch kann die Nutzbarkeit von Ab- wärme für Wärmesenken mit höheren Temperaturanforderungen verbessert werden.
Vorteile der Abwärmenutzung
Die Verwendung von industrieller Abwärme kann die Energieeffizienz steigern und die Umweltbelastung reduzieren.Sie kann auch die Kosten für die Energieerzeugung senken und die Wirtschaftlichkeit von Unternehmen verbessern.Die Verwendung von Abwärme kann auch neue Geschäftsmöglichkeiten schaffen und die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen erhöhen.Es gibt verschiedene Verfahren, um industrielle Abwärme zu nutzen, wie z.B. die Wärmeübertragung oder die Verwendung von Wärme für chemische Reaktionen.
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Förderung und Finanzierung von Abwärmenutzungsprojekten
Die Abwärme in Unternehmen kann wirtschaftlich sinnvoll genutzt werden, um Energie zu sparen und CO2-Emissionen zu reduzieren. Circa 30 Prozent des Energiebedarfs in Deutschland werden für Prozesswärme genutzt, wovon zwei Drittel unvermeidbar sind. Unternehmen können Abwärme anlagen- oder prozessintern nutzen, um Wärme zu rückgewinnen oder in einen weiteren Prozess einzuspeisen. Die prozessinterne Nutzung von Abwärme ist die beste Variante für Unternehmen, da sie geringe Distanzen aufweist und keine Abhängigkeiten gegenüber weiteren Prozessen oder Anlagen hat.
Umsetzung und Bewertung von Abwärmenutzungsprojekten in der Industrie
Die Umsetzung von Abwärmenutzungsprojekten in der Industrie erfordert eine sorgfältige Planung und Bewertung. Es ist wichtig, die Temperaturniveaus und Abwärmemengen zu berücksichtigen, um die richtigen Technologien und Konzepte zu wählen.Die Berücksichtigung von Primärenergie und Einsparungen ist ebenfalls wichtig, um die Wirtschaftlichkeit des Projekts zu gewährleisten.Die Bewertung von Abwärmenutzungsprojekten in der Industrie kann durch die Verwendung von Bewertungsbögen und anderen Werkzeugen unterstützt werden.
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Egal, ob Sie nach Heizlösungen für ein Büro, eine Schule, ein Restaurant, ein Geschäft, ein Fitnessstudio oder ein Freizeitzentrum suchen, betrachten Sie eine Heizung nicht als das A und O. Es gibt kein Heizsystem, das für jede Umgebung am besten geeignet ist. Sie sollten sich lieber von akkreditierten , qualifizierten Spezialisten für gewerbliche Heizungen wie dem Team von JeviTech Engineering beraten lassen.