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Potenzial

Biogasanlagen

Mit der derzeit üblichen Verstromung von Biogas in Blockheizkraftwerken (BHKW) können derzeit etwa 42 % der eingesetzten Energie in Strom umgewandelt werden. Ein Großteil der Energie fällt als Abwärme an, von der meist nur ein kleiner Anteil von etwa 10 % für die Fermenterbeheizung und für die Beheizung des landwirtschaftlichen Anwesens genutzt wird. Die Energie ist in der Motorabwärme, Motorkühlung und vor allem im heißen Abgas der BHKWs enthalten.

Besonders bei kleinen Biogas-BHKW (Leistungsklasse bis 500 kWel) bleibt das Abwärmepotenzial bisher oft ungenutzt. Das Bayerische Landesamt für Umwelt (LfU) und das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE Bayern) haben im Rahmen einer Studie zur Abwärmenutzung beachtliche Abwärmepotenziale bei kleinen landwirtschaftlichen Biogasanlagen ermittelt. Hier wird Abwärme häufig nur für die Gebäudeheizung eingesetzt - etwa 70 % der erzeugten Abwärme bleiben ungenutzt. Allerdings ist es in der Praxis eine große Herausforderung, das Abwärmepotenzial von Biogasanlagen vollständig zu nutzen, da Biogasanlagen systembedingt oftmals weit entfernt von Wärmenutzern errichtet werden. Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass Wärmemenge und Länge einer Wärmeleitung in einem vernünftigen Verhältnis zueinander stehen.

Wie Biogasanlagen erzeugen auch Biomasseheizkraftwerke Abwärme und bieten dabei ebenfalls zum Teil beachtliche Potenziale.

Satelliten-Blockheizkraftwerke

Interessante Potenziale zur Abwärmenutzung bei Biogasanlagen lassen sich über sogenannte Satelliten-Blockheizkraftwerke erschließen. Deren Vorteil liegt in der räumlichen Entkopplung der Biogasproduktion und der Biogasnutzung. Die Umwandlung in Strom und (Ab)wärme durch das BHKW erfolgt am Ort der Wärmesenke. Das BHKW befindet sich nicht neben der Biogasanlage, sondern direkt beim Verbraucher. Statt eines Wärmetransports (oft durch heißes Wasser) findet ein Gastransport mit geringeren Energieverlusten statt.

Kläranlagen und Abwasserkanäle

Wasser, das zum Duschen, Baden, Waschen und Putzen verbraucht wird (Grauwasser), fließt lauwarm in die Kanalisation zurück, d. h. Wärme geht ungenutzt verloren.

Aus 1 m3 Abwasser können mittels Wärmepumpe rund 1,5 kWh Wärme gewonnen werden, wenn das Abwasser durch Wärmeentzug um 1 Grad abgekühlt wird. In Deutschland reicht diese Wärme theoretisch aus, um 5-10 % aller an eine Kläranlage angeschlossenen Gebäude mit Heizwärme und Warmwasser versorgen zu können.

Knackpunkte

Durch Abwärmenutzung können Betriebe oftmals ein großes energetisches Einsparpotenzial realisieren. Es ist notwendig, eine mögliche Nutzung von Abwärme im Vorfeld ganzheitlich zu betrachten und zu bilanzieren. Dabei sollten folgende Punkte beachtet werden und in die Entscheidungsfindung mit einfließen:

1. Besser als jede außerbetriebliche Abwärmenutzung ist es, Abwärme zu vermeiden, z. B. durch Dämmung wärmeführender Anlagen, Wirkungsgradverbesserungen oder die betriebsinterne Nutzung unvermeidbarer Abwärme.

2. Für eine wirtschaftliche Nutzung von Abwärme muss diese effizient erschlossen und transportiert werden können. Dies spielt gerade bei der außerbetrieblichen Abwärmenutzung eine große Rolle, da der Wärmetransport hier ggf. auch über längere Strecken stattfinden kann. Hierfür ist ein entsprechender Energieeinsatz (Pumpenenergie oder Energie für einen mobilen Wärmetransport) notwendig, der in die energetische und wirtschaftliche Gesamtbilanz einfließt.

3. Oft vorkommende Nachteile der außerbetrieblichen gegenüber der betriebsinternen Abwärmenutzung:

  • Es muss eine passende externe Wärmesenke gefunden werden.
  • Erhöhte Wärmeverluste aufgrund längerer Transportwege.
  • Höherer zusätzlicher Energiebedarf, da mehr Pumpenergie für den Wärmetransport aufgewendet werden muss.
  • Externer Leitungsbau notwendig.
  • Vertragliche Regelung der Lieferkonditionen erforderlich.

Wann sich die Abwärmenutzung lohnt und welche Form der Abwärmenutzung angewendet wird, muss im Einzelfall entschieden werden - letztendlich kommt es immer auf die jeweiligen Bedingungen vor Ort an. Grundsätzlich sollen die Mengenströme der Abwärme und die Länge eines evtl. Wärmenetzes in einem vernünftigen Verhältnis zueinander stehen.

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Abwärmequellen in
Industrie und Gewerbe

kleines bayern

Die vorliegende Karte zeigt Standorte industrieller und gewerblicher Anlagen, an denen Potenziale für die Abwärmenutzung bestehen. Sofern möglich, sind die Abwärmequellen in drei Klassen eingeteilt.

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Abwärmequellen im Bereich
kommunaler Kläranlagen

kleines bayern

Die Karte zeigt Standorte kommunaler Kläranlagen in Bayern, deren zugehörige Kanalnetze Potenzial zur Gewinnung von Wärme mittels Wärmepumpen besitzen.

Geben Sie hier Ihren Ortsnamen ein.

Links und Downloads

Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz (StMUV):
Leitfaden Wärmelandkarte
Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWi) und Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU):
Broschüre "Innovative Wärmekonzepte für Kommunen"
Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU):
Leitfaden zur Abwärmenutzung in Kommunen
(u. a. Kapitel 8 “Veröffentlichungen und Beispielprojekte", S. 65 ff.)
Leitfaden für Kommunen "Energie aus Abwasser"
Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU) und Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V. (ZAE Bayern):
Wärmenutzung bei kleinen landwirtschaftlichen Biogasanlagen
C.A.R.M.E.N. e. V. (Centrales Agrar-Rohstoff- Marketing- und Energie-Netzwerk e. V.):
Broschüre "Trocknung von Energieholz und Getreide mit Biogas-Wärme"
Amt der oberösterreichischen Landesregierung – Abteilung Umweltschutz:
Industrielle Abwärmenutzung (Beispiele und Technologien)
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU):
Heizen und Kühlen mit Abwasser – Ratgeber für Bauträger
("Großes Potenzial in ganz Deutschland", S. 6)
Universität Bayreuth: Lehrstuhl für technische Thermodynamik und Transportprozesse:
Neue Wege der Abwärmenutzung: Mobile Latentwärmespeicher erweitern die Absatzmärkte für Abwärme
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA):
Merkblatt DWA-M 114: Energie aus Abwasser − Wärme- und Lageenergie
(Download nach Registrierung möglich)