Energieeffizienz steigern, Kosten senken und die eigene Klimabilanz verbessern: Die Vermeidung und Nutzung industrieller Abwärme birgt großes Potenzial für Unternehmen in Deutschland. Denn: Bei praktisch jedem industriellen Prozess entsteht Wärme. Überschüssige Wärme kann direkt für Folgeprozesse auf niedrigeren Temperaturniveaus genutzt werden. Auch eine indirekte Nutzung durch entsprechende Verfahren ist möglich. Dabei wird die Abwärme in Strom umgewandelt oder mittels effizienter Wärmepumpen aufgewertet und in Hochtemperaturprozesse zurückgespeist. Die Crux: In der Praxis ist die Abwärmenutzung für viele Industrieunternehmen bis dato schlichtweg nicht wirtschaftlich bzw. interessant genug, da Netze und potenzielle Abnehmer fehlen. Die Abwärme bleibt ungenutzt. Das schadet der Umwelt und jede Menge ökonomisches Potenzial geht verloren.
Warum ist die Nutzung von Abwärme in der Industrie wichtig?
Und das, obwohl die Chancen durchaus bekannt sind: Das Fachmagazin Industrie-Energieforschung zitiert verschiedene Studien, die aufzeigen, wie groß das Potenzial industrieller Abwärme ist: „Mit der in Deutschland nutzbaren Abwärme könnten theoretisch fast sechs Millionen Zwei-Personen-Haushalte klimaneutral beheizt werden. Entsprechend groß ist auch die mögliche CO2-Ersparnis. Durch Abwärmenutzung ließen sich fast so viele Emissionen pro Jahr vermeiden, wie ein Drittel der in Deutschland zugelassen Pkw im gleichen Zeitraum ausstoßen“, so die Experten.
Ressourceneffizienz und Kostenreduktion
Die eigene Abwärme sinnvoll zu nutzen, würde also zum einen zu einer deutlichen höheren Ressourceneffizienz führen. Zum anderen würden die Kosten sinken, wenn weniger Budget für die Energiebeschaffung verwendet werden müsste. Die Deutsche Energieagentur (DENA) gibt an, dass Unternehmen durch die gezielte Abwärmenutzung den Energieverbrauch und die Energiekosten für die Wärmeerzeugung um bis zu 60 Prozent senken könnten. Dabei zitiert die DENA weitere Vorteile: „Neben sinkenden Energiekosten erreichen Unternehmen durch eine Modernisierung ihrer Abwärmeprozesse eine gesteigerte Produktqualität, weniger Verschleiß, mehr Arbeitssicherheit – und damit eine höhere Effizienz der Produktion insgesamt.“ Die DENA gibt an, dass die Renditen von Abwärmenutzungsmaßnahmen in der Regel im zweistelligen Prozentbereich liegen.
Klimaschutz durch Energieeinsparungen und CO2-Reduktion
Schätzungen der Deutschen Energieagentur zufolge liegt das Einsparpotenzial durch energieeffiziente Abwärmenutzung für Unternehmen in Deutschland bei rund 5 Mrd. Euro im Jahr. Gleichzeitig leiste sie einen wichtigen Beitrag zum Klima- und Umweltschutz, da durch die gezielte Nutzung von Abwärme insgesamt weniger Energie benötigt wird. So können auch die CO2-Emissionen erheblich reduziert werden. Die dena schätzt das Potenzial im Prozesstemperaturbereich ab 60 °C auf rund 70 Terawattstunden (TWh/a) jährlich. Das entspräche einer CO2-Einsparung von 20 Mio. Tonnen im Jahr.
Herausforderungen und Lösungen für Industrien bei der Abwärmenutzung
Studien zum Abwärmerecycling zufolge nutzt jedoch etwa die Hälfte der befragten Unternehmen ihre Abwärme gar nicht. Das könne den Autoren zufolge mehrere Gründe haben. So seien Abwärmeströme etwa häufig nicht warm genug, um direkt in einem neuen Prozess wiederverwendet zu werden. Die Abwärme müsse dazu zunächst auf ein höheres Temperaturniveau angehoben werden. Dabei könne beispielsweise eine Wärmepumpe Abhilfe schaffen. Weiterhin treffe ein anfallender Abwärmestrom zeitlich nicht immer mit einem entsprechenden Wärmebedarf an anderer Stelle zusammen. Um die Abwärme technisch nutzen zu können, sind in der Industrie deshalb Wärmespeicher nötig, die einen zeitlich entkoppelten Einsatz ermöglichen.
Beispiel ThermalBattery™ für eine erfolgreiche Nutzung der Abwärme
Eine solche Lösung stellt die ThermalBattery™ von ENERGYNEST dar. Der vergleichsweise einfach in bestehende industrielle Prozesse integrierbare Festkörperspeicher nimmt die Abwärme auf und führt sie in den Kreislauf zurück. Durch den Anschluss der ThermalBattery™ an Industrieanlagen kann Wärme, die sonst verschwendet würde, nun zurückgewonnen und in Prozesswärme, Dampf oder Druckluft umgewandelt werden. Dadurch wird nicht nur die Effizienz der Anlagen und die Effektivität der Dekarbonisierung verbessert, sondern auch die Versorgungssicherheit.
Die ThermalBattery™ lässt sich außerdem zu Schwachlastzeiten günstig mit regenerativ erzeugter Energie beladen. Diese Energie wird anschließend im Inneren der Batterie in einem Spezialbeton namens HEATCRETE® gespeichert, bis sie zu einem späteren Zeitpunkt flexibel in Form von Wärme oder Dampf wieder abgegeben wird.
Wirtschaftliche Aspekte und Investitionskosten
Das Bundesministerium für Wirtschafts- und Klimaschutz erläutert, dass insbesondere in energieintensiven Branchen die entstehende Abwärme häufig den eigenen Bedarf übersteige. Eine sinnvolle Verwendung im eigenen Betrieb sei dann nicht möglich. Stattdessen könne es allerdings wirtschaftlich durchaus klug sein, die Abwärme an Dritte zu liefern und damit die dortige Wärmeversorgung effizienter zu gestalten. „So kann die industrielle Abwärme beispielsweise Gebäuden oder Quartieren in der Nachbarschaft zugeführt werden, um Wasser aufzuheizen und Heizungen zu versorgen“, erläutert das BMWK. Hier sind insbesondere der Bund und Kommunen gefragt, durch entsprechende regulatorische und politische Rahmenbedingungen sowie Fördermittel Anreize für Industrieunternehmen, ihre Abwärme zu recyclen und ggf. auch außerhalb des eigenen Unternehmens sinnvoll zu nutzen, zu schaffen und attraktiv zu gestalten.
Das Bewusstsein scheint durchaus vorhanden. So sagt Rainer Baake, Geschäftsführer der Stiftung Klimaneutralität: „Es ist an der Zeit, die Abwärmepotenziale in deutschen Unternehmen systematisch zu erschließen. Dies steigert die Wettbewerbsfähigkeit und leistet einen wichtigen Beitrag für den Klimaschutz. Mit unserer ‚Offensive Abwärmenutzung‘ ermöglichen wir einen wirtschaftlichen und einfachen Zugang – Rahmenbedingungen und Förderprogramme waren noch nie so attraktiv wie heute.“
Abwärme nutzen: Zukunftsaussichten
Wird Abwärme von industriellen Betrieben genutzt, sehen Fachleute hohes wirtschaftliches und klimapolitisches Potenzial. So können nach Angaben der DENA neben der Eigennutzung von Abwärme für die Strom- und Kälteerzeugung sowie die Raumwärme- und Warmwassererzeugung ausreichende Abwärmemengen ab ca. 90 °C auch in das Nah- bzw. Fernwärmenetz eingespeist werden oder Nachbarbetriebe versorgen. Doch dafür muss die entsprechende Infrastruktur bereitstehen.
In der Praxis zahlen sich Thermalspeicherlösungen wie die ThermalBatteryTM schnell aus: Durch die bedarfsgerechte Versorgung von Produktionskreisläufen mit rückgewonnener Energie wird die Energieversorgungssicherheit optimiert, während Energieverbrauch, Kosten und CO2-Fußabdruck gesenkt werden.
Gut zu wissen: Mithilfe der KfW Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft fördert die Bundesregierung gezielt Vorhaben zur Abwärmevermeidung bzw. -nutzung in gewerblichen Unternehmen.
An ENERGYNEST interessiert oder Fragen zu unseren thermischen Energiespeicherlösungen oder zu unseren Anwendungen für Ihre Branche?
Wir freuen uns über jede Nachricht!
