Abwärme – nutzen, was ohnehin da ist

Knapp zwei Drittel des Endenergieverbrauchs der deutschen Industrie, 470 Terawattstunden (TWh), entfallen auf die Bereitstellung von Prozesswärme. Hinzu kommen etwa 165 TWh für mechanische Energie. Oft werden die dabei entstehenden großen Mengen an Wärme als Abfallprodukt (Abwärme) ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Dieser Energieverlust kann nicht nur genutzt, sondern sogar im Vorhinein vermieden werden und somit die Kosten gesenkt werden.

Das technisch-wirtschaftliche Potenzial der Abwärmevermeidung und -nutzung in Deutschland wird in der Fachliteratur auf einen Bereich zwischen 20 bis 30 % der eingesetzten Energie beziffert. So schätzt das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH (IFEU) das Potenzial auf rund 125 TWh im Prozesstemperaturbereich ab 60 °C (Quelle: Bödeker, Arens, Jochem: Bericht "Die Nutzung industrieller Abwärme",13. Juli 2010). Das entspricht einer Energiekosten-Einsparung von rund 5 Milliarden Euro (Quelle: Deutsche Energie-Agentur (dena), Broschüre "Abwärme nutzen, praxiserprobt und wirtschaftlich").

Abwärmequellen in Unternehmen
Jeder Prozess erzeugt Abwärme, sowohl thermische als auch mechanische Prozesse. Deswegen gibt es vielseitige Abwärmequellen in Industrie und Gewerbe:

• Abgase aus Verbrennungsprozessen
• Abluft aus Prozessanlagen
• Druckluftkompressoren
• Kälteanlagen
• Abwasser/Kühlwasser
• Raumlufttechnische Anlagen

Bis zu 90 % der Abwärme aus diesen Quellen kann in anderen Anwendungen eingesetzt werden, z. B. als Prozesswärme oder zu Heizzwecken. Der Abwärmerechner des Bayerischen Landesamtes für Umwelt hilft Ihnen bei einer ersten Abschätzung Ihres Potenzials.

Bei der 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 Fermenterheizung und für die Beheizung des landwirtschaftlichen Anwesens genutzt wird. Die Energie ist in der Motorabwärme, Motorkühlung und vor allem in den heißen Abgasen der BHKW enthalten. Besonders bei kleinen Biogas-BHKWs bis 500 kW_el bleibt das Abwärmepotenzial bisher zum größten Teil ungenutzt.

Satelliten-Blockheizkraftwerke
Bei sogenannten Satelliten-Blockheizkraftwerken befindet sich das BHKW nicht neben der Biogasanlage, sondern direkt beim Verbraucher. Statt eines Wärmetransports (oft durch heißes Wasser) findet ein Gastransport ohne den leitungsbedingten Wärmeverlust statt. Die Umwandlung in Strom und Wärme durch das BHKW erfolgt am Ort der Wärmesenke.

Wasser, das beispielsweise zum Duschen, Waschen und Putzen genutzt wird (Grauwasser), fließt lauwarm in die Kanalisation zurück. Auch hier wird Wärme ungenutzt abgeleitet. Aus 1m³ Abwasser können mittels Wärmepumpe rund 1,5 kWh Wärme gewonnen werden, wenn das Abwasser durch den Wärmeentzug um 1 Grad abgekühlt wird. In Deutschland reicht diese Wärme theoretisch aus, um 5 bis 10 % aller an eine Kläranlage angeschlossenen Gebäude mit Heizwärme und Warmwasser versorgen zu können.

Beim Lüften in Wohnungen und Wohngebäuden gehen pro Jahr etwa 20 bis 40 Kilowattstunden je Quadratmeter an Wärmeenergie verloren. Ein Einfamilienhaus mit 140 m² verliert so immerhin 2.800 bis 5.600 kWh im Jahr. Moderne Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung können bis zu 95 % der Wärme auf die frische Zuluft übertragen. Bei fast 6,5 Millionen Haushalten in Bayern und einer durchschnittlichen Wohnfläche von knapp 92 m² pro Wohnung ergibt sich ein theoretisches Einsparpotenzial von 11 bis 22 TWh. Technische, wirtschaftliche und praktische Restriktionen schränken dieses theoretische Potenzial zwar ein, dennoch lohnt sich die Installation von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung in vielen Fällen.

In gewerblich genutzten Gebäuden, wie Gewerbehallen und Bürogebäuden, kann vielfach durch die Erneuerung der veralteten Anlagentechnik der Wärmeverlust reduziert werden.