Wärmeenergie

1. Reduzierung des Heizbedarfs


Reduzierung der Energieverschwendung


Viele Arten einer Verschwendung von Wärmeenergie lassen sich in Unternehmen durch einfache Maßnahmen vermeiden. Einige Beispiele:

  • Kontrolle zur Vermeidung von Überhitzung in den Herstellungsprozessen,
  • regelmäßige Wartung zwecks Sicherstellung einer einwandfreien Dichtheit und Sauberkeit der Wärmerückgewinnungssysteme, um keine Wärmeverluste in Kesseln und Öfen zu verursachen,
  • Umsetzung der im Baugewerbe bekannten Maßnahmen gegen Wärmeverluste: Optimierung der Dämmung von Dächern, Böden, Wänden und Fenstern sowie Verbesserung der Luftdichtheit,
  • bevorzugter Einsatz von Heizstrahlern anstelle von Warmluftheizungen in Industriehallen mit hohen Decken. Heizstrahler reduzieren Verluste durch Zugluft und sind unempfindlich gegenüber dem Phänomen der Luftschichtung, bei dem heiße Luft aufsteigt und an der Decke verweilt, ohne dass eine Heizwirkung am Boden erzielt wird.


Optimierung thermischer Prozesse 
 

  • Energie bedeutet Produktionskosten, die durch eine präzise und moderate Umsetzung von Temperaturniveaus, Verarbeitungszeiten und anderen Herstellungsmethoden kontrolliert werden müssen.
  • Anlagen (Öfen, Trockner, Trockenschränke usw.) sollten nicht im Leerlauf oder mit Teillast betrieben werden, da dann die fixen Wärmeverluste (Kühlung, Abluft) gegenüber der praktischen Wirksamkeit überwiegen.


Reduzierung der Verteilungsverluste


Diese einfachen Maßnahmen führen zu erheblichen und dauerhaften Energieeinsparungen:

  • effiziente Wärmedämmung von Rohren, Türen und Maschinenwänden
  • Beseitigung von Wärmeträgerlecks: Wasser, Öl, Dampf

2. Verbesserung der Effizienz bei der Wärmeerzeugung


Modernisierung von Kesseln


Die Mindestanforderungen an den Wirkungsgrad von Kesseln werden von der nationalen Gesetzgebung vorgegeben. Moderne Brennwertkessel ermöglichen es, thermische Wirkungsgrade von bis zu 98 % zu erzielen!

  • Bei bestehenden Anlagen: Die Rückgewinnung der auf Ab- bzw. Rauchgasebene verlorenen Wärme ermöglicht eine Vorwärmung der Verbrennungsluft oder des Zusatzwassers, was den Wirkungsgrad der Anlage optimiert.
  • Es kann vorteilhaft sein, den Nutzwärmeträger zu wechseln: Zum Beispiel energie- und wartungsintensiven Dampf durch Heißwasser oder eine Direktheizung ersetzen, wenn es die jeweilige finale Nutzung zulässt.


Modernisierung von Brennern und ihrer Steuerung
 

  • Die übliche „Auf-/Zu“-Regulierung ist nicht immer die effizienteste. Bei jeder Brennerzündung führt eine Spülung der Brennkammer mit Kaltluft zu Wärmeverlusten. Mehrstufige Brenner helfen, diese Verluste zu reduzieren.
  • Sonden zur Messung der Sauerstoffkonzentration in den Ab- bzw. Rauchgasen ermöglichen eine präzise Einstellung der Verbrennungsparameter der Brenner, selbst wenn der Brennwert des Brennstoffs variiert.


Wartung


Durch die regelmäßige Reinigung der Vorwärmer und Wärmetauscher kann eine optimale Leistung sichergestellt werden, da ihr Wirkungsgrad mit zunehmender Verschmutzung abnimmt.


Wasseraufbereitung


In einigen Fällen kann die Implementierung einer Aufbereitung des in den Kesseln und Netzen zirkulierenden Wassers Vorteile bringen:

  • Verbesserung der Wärmeübertragung durch eine Vermeidung von Kalkablagerungen
  • Verringerung der Abschlämmmenge von Dampfkesseln und somit der Wärmeverluste
  • Vermeidung möglicher Schäden durch aggressives Wasser
  • Filterung von Spänen und abrasiven Verunreinigungen, die das Innere der Rohrnetze beschädigen

 

3.Rückgewinnung von Wärme


Innerhalb der Energie- und Materialflüsse im Unternehmen gehen große Mengen an Wärme verloren.


Wo liegen die Potenziale der Wärmerückgewinnung?


Oftmals geben Anlagen ihre überschüssige Wärme ungenutzt ab. Einige Beispiele:

  • Luftkompressoren geben bis zu 96 % der aufgenommenen elektrischen Energie in Form von Wärme ab.
  • In der Metallurgie verwendete Wärmeöfen haben einen Wirkungsgrad von ca. 60 bis 75 %: Die Energieverluste sind auf Ab- bzw. Rauchgase oder das Kühlwasser zurückzuführen.
  • Bei alten Kesseln ermöglicht die Temperatur der Ab- bzw. Rauchgase eine Vorwärmung der Verbrennungsluft oder des Zusatzwassers, was den Wirkungsgrad optimiert. Moderne Kessel bieten hohe Wirkungsgrade (≥ 90 %), wodurch wenig Potenzial zur Verfügung steht.
  • Ebenso erzeugen Kälteanlagen im Bereich des Kondensators Abwärme.
  • Öfen und Brennreaktoren, Trockenschränke, Trockner für die Druckindustrie, Schmelzbäder usw. setzen durch Konvektion oder Strahlung unterschiedliche Mengen an Wärmeenergie frei.
  • Nach ihrer Herstellung müssen Produkte oft zwangsgekühlt werden, bevor sie verpackt oder ausgeliefert werden.

 Diese Lösungen müssen unter den Gesichtspunkten der Versorgung und des finalen Bedarfs im Hinblick auf folgende Aspekte sorgfältig geprüft werden:

  • Menge an verfügbarer und durch eine mögliche Nutzung geforderter Energie
  • verfügbare und für die Nutzung erforderliche Temperaturen
  • Simultanität von Versorgung und Bedarf
  • technische Einschränkungen wie Entfernung, technische Möglichkeit der Wärmerückgewinnung und Verlegung von Rohren 


Mögliche Verwendungen


Die hohen Temperaturen in der Abluft von Öfen und anderen Maschinen mit Wärmenutzung bieten ein erhebliches Potenzial der Wärmerückgewinnung und ermöglichen z. B. Folgendes:

  • Vorwärmung oder Trocknung von Rohstoffen
  • Dampfaufbereitung, Erwärmung von Wärmeträgeröl oder Wasser
  • Stromerzeugung z. B. mittels einer Dampfturbine oder ORC-Verfahren (Organic Rankine Cycle)
  • Warmwasserbereitung
  • Bereitstellung einer zusätzlichen Beheizung mit Niedertemperatur z. B. von modernen Gebäuden mit Fußbodenheizung und ausreichender Isolierung