Die Energiewende steht seit geraumer Zeit im Fokus von Politik, Versorgern und Endverbraucherinnen und Endverbrauchern. Um die Abkehr von fossilen Brennstoffen zu erreichen, werden verschiedenste Maßnahmen weiterentwickelt und gefördert. Meist nur wenig beachtet, bietet die Abwärmenutzung der Industrie gerade privaten Nutzerinnen und Nutzern enorme Vorzüge.
Was genau bedeutet Abwärmenutzung eigentlich?
Die Nutzung von Ab- und Prozesswärme aus gewerblichen Quellen gestaltet sich grundsätzlich einfach: Prozesse oder Maschinen erzeugen durch ihren Betrieb Wärme. Diese Wärme wird in Form von erhitzter Luft oder als warmes Abwasser abgeführt und freigesetzt. Die Nutzung der Abwärme wird mithilfe eines Wärmetauschers im Abwärmestrom möglich, wie er beispielsweise auch bei Wärmepumpen oder Lüftungsanlagen zur Wärmerückgewinnung zum Einsatz kommt. Über diese Schnittstelle lässt sich die Wärmeenergie der Abluft oder dem Abwasser entziehen und in einen separaten Wärmekreislauf übertragen. Nun steht sie – jedem anderen Nah- oder Fernwärmenetz vergleichbar – in Form von erhitztem Wasser als Energieträger über entsprechende Leitungswege zur Verfügung.
Die Energiewende ist in aller Munde, doch auch die Wärmewende und Mobilitätswende sind wichtig, um die globalen Klimaziele zu erreichen. Bild: pixabay.com ColiN00B
Warum ist die Abwärmenutzung für das Gelingen der Energiewende unerlässlich?
Die Energiewende verfolgt zwei elementare Ziele: einerseits den Verbrauch endlicher Ressourcen zu minimieren und andererseits die bei der Verbrennung dieser Stoffe freigesetzten klimaschädlichen Abgase zu verringern und letztlich ganz zu unterbinden. Damit das gelingen kann, bedarf es möglichst vieler technisch nutzbarer und wirtschaftlich interessanter Alternativen. Eine dieser Alternativen ist die Nutzung der Prozessabwärme, die in verschiedensten industriellen Anlagen anfällt und häufig ungenutzt entweicht.
Wusstest Du, dass industrielle Prozessabwärme die größte Quelle für nutzbare Abwärme überhaupt darstellt? Die hier bisher weitgehend ungenutzt entweichende Energiemenge ist so groß, dass sich Deutschlands Fernwärmebedarf daraus zumindest theoretisch unter Einsatz der Sektorenkopplung nahezu vollständig decken ließe.
Wie Puzzlestücke greifen die unterschiedlichen Sektoren ineinander. Strom, Wärme und Wasserstoff werden dorthin geliefert, wo sie gebraucht werden.
Heizwärme – oft vergessen, aber von enormer Tragweite
Vor allem im Bereich wirtschaftlich sinnvoller Mechanismen für die Energiewende überzeugt die Abwärmenutzung. Denn hier ruhen enorme, bisher ungenutzte Energiereserven. Das bedeutet, es ist nicht mehr erforderlich, Energie zu erzeugen. Stattdessen kommt es darauf an, vorhandene Energie zu erschließen und nutzbar zu machen. Das macht den Prozess technisch einfacher und finanziell interessant. Viele der derzeit bestehenden Systeme stellen die Stromerzeugung aus Abwärme in den Vordergrund. Je stärker Versorger sowie Verbraucherinnen und Verbraucher diese Energiequelle nutzen, desto mehr gewinnt aber auch die Heizwärmeerzeugung an Bedeutung.
Viele Wärme- und Abwärmepotentiale sind bislang noch ungenutzt. Doch heimische Heizkörper lassen sich beispielsweise auch mit Wärme aus Abwasser beheizen. Bild: unsplash.com he gong
Abwärmenutzung zur Stromerzeugung
Nicht immer ist es sinnvoll, Abwärme direkt aus Heizenergie zu erschließen. In solchen Fällen lässt sich die eigentlich davon unabhängige Stromerzeugung aus Prozesswärme nutzen, um dennoch zum gewünschten Ziel zu kommen. Man spricht von der sogenannten Sektorenkoppelung – d. h. der Übertragung von Energie zwischen den einzelnen Bereichen Heizen – Strom – Mobilität. Wärmeenergie lässt sich in Strom umwandeln und umgekehrt. So wird die Energienutzung aus Abwärme flexibler und vielseitiger und trägt noch intensiver zu einer gelingenden Energiewende bei.
Nutzung von Abwärme aus Industrie und Gewerbe – enormes Potenzial für den privaten Bereich
Für Dich als privaten Nutzer oder private Nutzerin ist die industrielle Prozessabwärme aus mehreren Gründen interessant: Die größten Vorteile sind die Einsparung von Sauerstoff und von vergleichsweise kostspieligem Gas. Konstante Produktionsprozesse sorgen für einen gleichförmigen Abwärmestrom. Dieser lässt sich sehr gut und effizient nutzen, da ein gleichförmiges Energieniveau vorliegt. Extreme Temperaturschwankungen oder langfristige Ausfälle musst Du dagegen kaum befürchten. Darüber hinaus ist die bereitgestellte Energiemenge in Form von Abwärme so groß, dass nicht nur einzelne Objekte, sondern sogar ganze Wohnquartiere versorgt werden können. Das bietet Dir eine sichere und finanziell interessante Lösung. Denn die nötige Infrastruktur kann auf eine Vielzahl an Abnehmern umgelegt werden.
Besonders in der Industrie gibt es noch große Potentiale bislang ungenutzter Wärmequellen. Bild: unsplash.com
Martin Adams
Abwärmenutzung – Möglichkeiten staatlicher Förderungen
Da auch der Gesetzgeber die Bedeutung der Abwärme für die Energiewende erkannt hat, wurde der Nationale Aktionsplan Energieeffizienz NAPE ins Leben gerufen. Die darin festgeschriebene „Offensive Abwärmenutzung“ eröffnet Dir durch die Bundesförderung für effiziente Gebäude BEG Möglichkeiten attraktiver Förderungen. Je nach energetischem Gebäudestandard kannst Du Fördersätze zwischen 20 und 45 Prozent der Investitionskosten abrufen. Gedeckelt sind die Summen je Wohnung auf Beträge zwischen je 33.000 Euro für ein Effizienzhaus 100 und 75.000 Euro für ein Effizienzhaus 40 EE-Klasse. Allerdings werden nicht allein die Maßnahmen zur Abwärmenutzung, sondern vielmehr die Gesamtkosten eines Gebäudes betrachtet, das als eine Maßnahme die Abwärmenutzung einsetzt. Spezielle Fördermöglichkeiten für den Themenbereich Abwärme existieren derzeit nur für Unternehmen und damit für die Abwärmeerzeuger.
In einem prämierten Projekt nutzt Energiedienst zuvor ungenutzt Abwärme des Chemieunternehmens Evonik, um eigene Gebäude und Wohnsiedlungen mit Wärme zu versorgen. Bild: Energiedienst/Adrian Sonnberger
Das Projekt Evonik – Abwärmenutzung durch Energiedienst
Ganz aktuell setzt Energiedienst ein gemeinsames Projekt zur Nutzung von Prozesswärme mit Evonik in Rheinfelden in die Realität um. Bisher gelangte produktionsbedingte Abwärme über das eingesetzte Kühlwasser in den Rhein. Durch das gemeinsam entwickelte Fernwärmekonzept kommt sie nun im Sinne einer ökologisch wie ökonomisch sinnvollen Weiterverwendung zukünftig der Heizwärmeversorgung und Stromerzeugung zugute.
Kennzahlen und Wärmemengen
Schon alleine die Zahlen rund um das Abwärme-Projekt zeigen, mit welchen Dimensionen an ansonsten ungenutzter Energie hier gearbeitet wird: Ca. 95 Grad Celsius heißes Wasser wird direkt aus dem Kühlkreislauf von Evonik entnommen. Für ein Wohngebiet erzeugt Energiedienst daraus die nötige Heizwärme. Die jährliche Wärmeentnahme beträgt rund 5,2 Megawatt Leistung. Für den Endverbraucher ergeben sich daraus rund 42 Millionen Kilowattstunden. Diese Energiemenge reicht aus, um nicht nur die Firmengebäude von Energiedienst und dem Netzbetreiber ED Netze, sondern darüber hinaus noch bis zu 10.000 Wohnungen klimaneutral mit Heizwärme und warmem Brauchwasser zu versorgen.
Der dena Energy Efficiency Award in der Kategorie „Think big! Komplexe Energiewendeprojekte“ ging 2021 an Energiedienst. Projektleiterin Dagmar Kaiser und Klaus Nerz, Leiter Wärme- und Energielösungen, halten die Urkunde stolz hoch. Bild: Energiedienst
Sektorenkoppelung am praktischen Beispiel
Für eine optimale Effizienz setzt Energiedienst bei Evonik voll und ganz auf die Sektorenkoppelung. Überschüssige Wärme, etwa bei im Sommer sinkenden Verbrauchszahlen, wird mittels einer Dampfturbine zu Strom transformiert. Eine sogenannte ORC-Anlage wandelt die Abwärme in Dampf um, der dann über eine Art Dampfturbine den Generator antreibt und somit Strom erzeugt.
Der ökologische Nutzen – Nachhaltigkeit schwarz auf weiß
Betrachtet man den ökologischen Nutzen der Bemühungen in Zahlen, so schlagen rund 10.000 Tonnen CO2 im Endausbau zu Buche, die Energiedienst gemeinsam mit Evonik pro Jahr einspart. So setzt Energiedienst ein klares Zeichen in Sachen Energiewende und zeigt, wie das Wohnen der Zukunft aus energetischer Sicht gelingen kann.
Nachhaltigkeit mit Auszeichnung
Im November 2021 erhielten Energiedienst und die Evonik Operations GmbH für das gemeinsame Abwärme-Projekt den Energy Efficiency Award der Deutschen Energie-Agentur DENA in der Kategorie „Think big! Komplexe Energiewendeprojekte“.
Als Referent für Kommunikation hat es André Büssers bei Energiedienst mit einer Vielzahl an Themen rund um die Energieerzeugung zu tun. „Inhalte für die verschiedenen Kanäle und Zielgruppen aufzubereiten, ist eine Aufgabe, die mir viel Spaß macht.“
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Ihre Abwärmenutzung ist wirklich ein sehr interessantes Projekt. Diese 42 Mio kWh, oder besser ausgedrückt 42 GWh ersetzen ja immerhin rund 4.200.000 Liter Heizöl jedes Jahr.
Bei mir am Ort wird gerade ein Nahwärmenetz gebaut um die Abwärme der seit 10 Jahren bestehenden Biogasanlage zu nutzen. Diese Abwärme war bisher ungenutzt. So können ca. 150 Häuser damit CO2 neutral beheizt und mit Warmwasser versorgt werden. Auch meines :-)
Die Potentiale von Abwärme oder auch kalter Nahwärme sind immens und sollten unbedingt ausgeschöpft werden. Bei dem gemeinsamen Projekt mit Evonik sind die Ausmaße wirklich enorm, aber auch „kleinere“ Projekte, wie das, von dem Sie berichten sind wichtig! Jeder Schritt zählt – toll, dass bald Ihr Haus und etwa 150 weitere klimaneutral mit Wärme versorgt werden.
Auf in eine grüne Zukunft – Jetzt! Nicht morgen!