Wo steckt Abwärme in Ihrem Unternehmen? Ein Praxisleitfaden zur ersten Potenzialanalyse

Viele Unternehmen haben kein Abwärmeproblem. Sie haben ein Transparenzproblem.

In industriellen Prozessen entsteht an vielen Stellen Wärme. Sie steckt beispielsweise in warmem Kühlwasser, Abluft, Abwasser, Kondensat oder Niederdruckdampf. Entscheidend ist zunächst, diese Wärmequellen systematisch zu erfassen und herauszufinden, ob es im Unternehmen einen geeigneten Wärmebedarf gibt.

Ein Abwärmeprojekt beginnt deshalb nicht mit der Auswahl einer Technologie, sondern mit drei grundlegenden Fragen:

Wo entsteht Wärme? Auf welchem Temperaturniveau liegt sie vor? Und wo kann sie zur gleichen Zeit wieder genutzt werden?

Wer Wärmequelle, Temperaturniveau, Wärmemenge und zeitliche Verfügbarkeit kennt, schafft die Grundlage für eine fundierte Bewertung des vorhandenen Abwärmepotenzials.

 Dieser Artikel wurde fachlich von Hanushan Vasuthevan, Sales Manager Energy Conversion & Process Cooling System, geprüft. Er ist verantwortlich für die Entwicklung von innovativen Lösungen für die Industrie zur Nutzung von Abwärme und ist Experte im Bereich der Wärmepumpen und Dampfverdichtern.

Warum die Potenzialanalyse vor der Technologieauswahl kommt

Eine hohe Abwärmetemperatur allein macht noch kein tragfähiges Projekt. Ebenso wenig genügt ein großer Wärmebedarf.

Wärmequelle und Wärmesenke müssen technisch, zeitlich und räumlich zueinander passen.

Eine erste Potenzialanalyse betrachtet deshalb nicht nur einzelne Temperaturwerte, sondern mehrere Faktoren gemeinsam:

Diese Informationen bilden die Grundlage dafür, mögliche Abwärmeströme im Unternehmen systematisch einzuordnen.

Fünf Schritte von der Wärmequelle zur Projektidee

1. Abwärmequellen identifizieren

Der erste Schritt ist eine strukturierte Betrachtung der Produktions- und Versorgungsbereiche.

Überall dort, wo gekühlt, getrocknet, verdampft, kondensiert oder komprimiert wird, kann es sich lohnen, genauer hinzusehen.

Typische Fragen bei einer ersten Bestandsaufnahme sind:

• Wo arbeiten Kühltürme, Rückkühler, Kaltwassersätze oder Kondensatoren?
• Wo verlässt erwärmte Abluft einen Prozess oder ein Gebäude?
• Fallen warmes Abwasser, Kondensat oder andere warme Medien an?
• Gibt es Kompressoren, Trockner, Öfen oder andere Aggregate mit kontinuierlicher Wärmeabgabe?
• Steht Niederdruckdampf zur Verfügung, der bislang nicht weiter genutzt wird?

Dabei sollten nicht ausschließlich besonders hohe Temperaturen betrachtet werden. Auch Wärme auf niedrigerem Temperaturniveau kann grundsätzlich interessant sein, wenn eine geeignete Wärmesenke vorhanden ist oder das Temperaturniveau technisch angehoben werden kann.

2. Verfügbare Wärme quantifizieren

Nach der Identifikation einer möglichen Wärmequelle folgt die energetische Einordnung.

Für eine erste Abschätzung sind insbesondere das Medium, die Temperaturen sowie der Volumen- oder Massenstrom relevant. Zusätzlich sollte bekannt sein, wann und wie konstant der jeweilige Abwärmestrom zur Verfügung steht.

Medium erfassen

Handelt es sich um Wasser, Luft, Abwasser, Kondensat oder Dampf?

Das Medium ist unter anderem für die Wärmeübertragung, Materialwahl und spätere Prozessintegration relevant.

Temperaturen erfassen

Ein einzelner Temperaturwert liefert nur einen begrenzten Eindruck. Deshalb sollten Ein- und Austrittstemperaturen sowie typische Schwankungen im Betriebsverlauf berücksichtigt werden.

Volumen- oder Massenstrom bestimmen

Gemeinsam mit der Temperaturdifferenz bildet der Volumen- oder Massenstrom die Grundlage für die Abschätzung der verfügbaren Wärmeleistung.

Betriebsprofil dokumentieren

Auch die zeitliche Verfügbarkeit spielt eine wichtige Rolle.

Betriebsstunden, Teillast, Stillstände sowie saisonale Einflüsse zeigen, wie regelmäßig die Wärme tatsächlich zur Verfügung steht.

Wärmequelle und Wärmebedarf zusammenbringen

3. Eine geeignete Wärmesenke finden

Sobald mögliche Abwärmequellen bekannt sind, folgt die Gegenfrage:

Wo wird im Unternehmen zur gleichen Zeit Wärme benötigt?

Je geringer der notwendige Temperatursprung und je näher Wärmequelle und Wärmesenke beieinanderliegen, desto günstiger können die technischen Voraussetzungen für eine Nutzung sein.

Eine erste Gegenüberstellung kann dabei helfen:

Entscheidend ist die zeitliche Übereinstimmung

Eine große Abwärmequelle lässt sich nur dann sinnvoll nutzen, wenn auch ein geeigneter Wärmebedarf vorhanden ist.

Deshalb sollten Wärmeangebot und Wärmebedarf nicht getrennt voneinander betrachtet werden. Entscheidend ist, wann die Abwärme anfällt und wann die Wärme benötigt wird.

Besteht keine ausreichende zeitliche Übereinstimmung, kann auch die Möglichkeit einer Wärmespeicherung Teil der weiteren technischen Betrachtung sein.

4. Temperaturniveau und Technologie zusammenbringen

Erst wenn Wärmequelle und Wärmesenke ausreichend beschrieben sind, sollte die Frage nach einer geeigneten Technologie gestellt werden.

Dabei bietet es sich an, zunächst zu prüfen, ob die vorhandene Wärme bereits direkt genutzt werden kann.

Direkte Wärmerückgewinnung

Passt das Temperaturniveau der Wärmequelle bereits zum benötigten Temperaturniveau, kann eine direkte Wärmeübertragung über einen Wärmeübertrager infrage kommen.

Industrielle Wärmepumpe

Liegt das Temperaturniveau der Abwärme unter dem benötigten Nutzwärmeniveau, kann eine industrielle Wärmepumpe vorhandene Wärme auf ein höheres Temperaturniveau anheben.

Dampfverdichter

Soll vorhandener Niederdruckdampf auf ein für den Prozess geeignetes Druckniveau gebracht werden, kann ein Dampfverdichter den Dampf verdichten und damit für eine weitere Nutzung im Prozess erschließen.

Welche Variante geeignet ist, lässt sich daher nicht allein anhand der Wärmequelle bestimmen. Maßgeblich sind auch die Anforderungen auf der Verbraucherseite.

Aus dem technischen Potenzial wird ein Business Case

5. Energieeinsparung transparent bilanzieren

Nach der technischen Betrachtung folgt die energetische und wirtschaftliche Bewertung.

Abwärmenutzung bedeutet dabei nicht, dass eine Wärmepumpe oder ein Dampfverdichter ohne Antriebsenergie arbeitet.

Der Nutzen entsteht dadurch, dass vorhandene Wärme erneut eingesetzt wird und dadurch ein Teil der Wärme, die ansonsten zusätzlich bereitgestellt werden müsste, ersetzt werden kann.

Für eine belastbare Bewertung sollten unter anderem folgende Fragen betrachtet werden:

• Welche bestehende Wärmeerzeugung kann ersetzt oder entlastet werden?
• Wie viele Betriebsstunden überlappen sich Wärmequelle und Wärmebedarf?
• Welche elektrische Leistung benötigen Wärmepumpe, Dampfverdichter, Pumpen und mögliche Nebenaggregate?
• Welche Wärmeverluste entstehen durch Wärmeübertragung, Leitungen oder gegebenenfalls Speicherung?
• Wie wirken sich schwankende Lasten auf die nutzbare Wärmemenge aus?
• Welche Energiepreise und CO₂-Faktoren werden für den Vergleich angesetzt?

Die tatsächliche Energie-, Kosten- und CO₂-Einsparung ergibt sich damit nicht allein aus der verfügbaren Abwärmemenge.

Entscheidend ist der Vergleich zwischen der bestehenden beziehungsweise geplanten Wärmeerzeugung und dem neuen System einschließlich der dafür zusätzlich benötigten Antriebsenergie.

Der schnelle Abwärme-Check

Schon einige grundlegende Fragen können zeigen, ob eine detailliertere Betrachtung sinnvoll sein könnte:

☐ Gibt es einen kontinuierlichen oder regelmäßig wiederkehrenden warmen Medien- oder Dampfstrom?

☐ Sind Temperatur und Volumen- oder Massenstrom bekannt?

☐ Existiert gleichzeitig ein Bedarf an Heißwasser, Prozesswärme oder Dampf?

☐ Liegt die mögliche Wärmesenke räumlich in vertretbarer Nähe zur Wärmequelle?

☐ Kann die zurückgewonnene Wärme eine bestehende Wärmeerzeugung entlasten?

☐ Sind ausreichend Betriebsstunden vorhanden, um Wärmequelle und Wärmebedarf sinnvoll miteinander zu verbinden?

Wer mehrere dieser Fragen mit „Ja“ beantworten kann, hat eine gute Grundlage für eine vertiefte technische Bewertung.

Fazit: Erst verstehen, dann auswählen

Der erste Schritt zur Nutzung industrieller Abwärme ist keine Produktauswahl, sondern Transparenz über die vorhandenen Energieflüsse.

Wo entsteht Wärme? In welchem Medium liegt sie vor? Auf welchem Temperaturniveau? Wie viel davon steht zur Verfügung? Wann fällt sie an und wo wird gleichzeitig Wärme benötigt?

Wer diese Fragen systematisch beantwortet, schafft die Grundlage, um mögliche Abwärmepotenziale realistisch zu bewerten.

Erst im nächsten Schritt lässt sich beurteilen, welcher technische Weg geeignet sein könnte: eine direkte Wärmerückgewinnung, die Anhebung des Temperaturniveaus über eine industrielle Wärmepumpe oder die Nutzung beziehungsweise Verdichtung von Niederdruckdampf.

So wird aus einer zunächst ungenutzten Wärmequelle eine konkrete Projektidee, die anschließend technisch und wirtschaftlich bewertet werden kann.

Wo steckt Abwärme in Ihrem Unternehmen?

Wer Wärmequelle, Wärmebedarf, Temperaturniveau und Betriebszeiten gemeinsam betrachtet, erhält einen ersten Überblick darüber, welche Abwärmeströme für eine weitere technische Bewertung interessant sein könnten.