Abwärmenutzung und erneuerbare Prozesswärme
Industrielle Abwärme stellt eine wertvolle Energieressource dar. Für die erfolgreiche Umsetzung der Energie- und Wärmewende wird die Verwertung dieser Ressource eine Schlüsselrolle einnehmen. Die Nutzung bislang unerschlossener Abwärmepotenziale ermöglicht es Unternehmen, ihren Energieeinsatz zu reduzieren und gleichzeitig ihre Treibhausgasemissionen deutlich zu senken. Unternehmen, die von CO2-Abgaben betroffen sind, sparen doppelt, wenn sie ihre benötigte Wärme zuvor fossil erzeugt haben.
Potenziale der Nutzung von industrieller Abwärme und Prozesswärme
- Bei vielen Prozessen in der Produktion fällt unvermeidbar Abwärme an – Energie, die meistens ungenutzt in die Umwelt entweicht und damit verloren ist.
- Betriebe können die Abwärme entweder direkt nutzen, etwa um Gebäude zu heizen oder Stoffe vorzuwärmen, oder indirekt als Energiequelle beispielsweise für Wärmepumpen oder für die Strom- und Kälteerzeugung verwenden. Zudem lässt sich die Abwärme in Wärmenetze einspeisen.
- Rund zwei Drittel des Energiebedarfs von Industrie und Gewerbe in Deutschland entfallen auf Prozesswärme, die für die Fertigung benötigt wird.
- Wichtigster Hebel zur Defossilisierung: die Elektrifizierung der Prozesswärme-Erzeugung, etwa mit Wärmepumpen, Elektrokesseln oder direktelekrischen Verfahren. Ebenso können je nach Anwendung aber auch Biomasse- und, perspektivisch, Wasserstoff-Kessel sinnvoll sein.
Erschließung von Abwärmepotenzialen
- Zunächst gilt es mithilfe von Sonden, Anemometern oder anderer Messtechnik mögliche Quellen zu erfassen. Relevante Größen sind hier unter anderem die Temperatur, die Menge und auch die zeitliche Verfügbarkeit der Abwärme. Bei der Bewertung der Quellen ist zu beachten, welches Medium die Abwärme trägt.
- Bei ausreichender Temperatur ist es möglich die Abwärme über einen Wärmetauscher in den eigenen Heizkreislauf einzuspeisen.
- Reicht die Temperatur nicht für die direkte Nutzung aus, helfen Wärmepumpen dabei, Heizenergie herzustellen.
- Mehrfachen Nutzen lässt sich aus Hochtemperatur-Abwärme ziehen, wenn sie in einer Kaskade eingesetzt wird.
- Sollten Abwärme-Angebot und -Nachfrage zeitlich nicht in Einklang stehen, können Wärmespeicher wie etwa Pufferspeicher mit Wasser als Medium einen Ausgleich schaffen.
- Wenn es nicht möglich ist, die Abwärme im Unternehmen selbst zu verwerten, empfiehlt es sich zu prüfen, ob sie an externe Abnehmer in der Nachbarschaft geliefert werden könnte. Kommunale Wärmepläne zeigen Unternehmen, ob in ihrer Nähe Wärmenetze geplant sind, in die sie künftig Abwärme leiten können.
Praxisbeispiele
... von kleinen und mittleren Unternehmen aus Schleswig-Holstein zeigen, welche technischen Lösungen sie für ihre individuellen Energiebedingungen gefunden haben:
Die Abwärme aus dem Produktionsprozess der e-nema GmbH wird durch Wärmetauscher abgenommen und in ein Nahwärmenetz eingespeist. So können kommunale Liegenschaften und Privatanlieger mit klimaneutraler Wärme, z. B. für die Raumheizung, versorgt werden. Das Vorhaben spart dadurch jährlich 350 MWh Erdgas (70 t/a CO2-Äquivalente).
Mit Hilfe einer Großwärmepumpe nutzt Worlée-Chemie die Abwärme aus Kühlwasser zur Beheizung von Büros, Laboren und Lagerhallen. Durch die intelligente Nutzung der bisher ungenutzten Prozessabwärme werden jährlich 1,8 GWh Erdgas (378 t/a CO2-Äquivalente) eingespart.
Die Windcloud 4.0 GmbH betreibt sein Rechenzentrum in Enge-Sande ausschließlich mit lokal erzeugter, erneuerbarer Energie, vorwiegend aus Windkraft. Die entstehende Abwärme in Form von warmer Luft nutzt Windcloud momentan für die Beheizung einer Mikroalgenfarm auf dem Dach des Rechenzentrums. Dadurch erfolgt der Betrieb des Rechenzentrums nicht nur CO2-frei: Die Algenfarm absorbiert zusätzlich CO2 aus der Umwelt.
Förderprogramme
Der Bund unterstützt kleine und mittelständische Unternehmen bei der Abwärmenutzung mit dem Programm „Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft“. Je nach Vorhaben können sie Mittel aus dem Modul 1 „Querschnittstechnologien“ oder Modul 4 „Basisförderung“ in Anspruch nehmen. Im Modul 1 übernimmt der Bund abhängig von der Betriebsgröße 20 oder 25 Prozent der förderfähigen Kosten, im Modul 4 sind es 10 oder 15 Prozent. Alternativ haben Unternehmen die Möglichkeit, bei der KfW einen zinsgünstigen Kredit mit Tilgungszuschuss in Anspruch zu nehmen.
Das Land Schleswig-Holstein hat ergänzend mit dem „Landesprogramm Wirtschaft 2021-2027 – Nachhaltige Wärmeversorgungssysteme“ ein eigenes Förderangebot für den Neu- und Ausbau von Wärmenetzen eingerichtet, die mit Abwärme und/oder mit erneuerbaren Energien gespeist werden.
So fördert der Staat klimafreundliche Lösungen für Prozesswärme
Wer seine Prozesswärme dekarbonisieren will, profitiert vom Förderprogramm „Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft“ (EEW) sehr. Im Modul 2 des EEW („Prozesswärme aus Erneuerbaren Energien“) fördert der Bund unter anderem Wärmepumpen, Anlagen zur Biomasse-Feuerung und Solarthermieanlagen. Bedingung ist, dass die erzeugte Wärme zu mindestens 50 Prozent für Produktionsprozesse eingesetzt wird. Bei kleinen Unternehmen übernimmt der Staat 60 Prozent der förderfähigen Kosten, bei Mittelständlern 50 Prozent. Alternativ können Betriebe in manchen Fällen auch Mittel aus dem Modul 4 des EEW („Energie- und ressourcenbezogene Optimierung von Anlagen und Prozessen“) in Anspruch nehmen.
Schauen Sie gern in unserem Förderwegweiser vorbei.
Fachunterlagen zum Download
Detaillierte Fachinformationen zu Schwerpunktthemen rund um das Klimaneutrale Wirtschaften finden Sie hier.
Online-Tools und Beratungsangebote
- Einen ersten Überblick über verfügbare Abwärmemengen und Anhaltspunkte für wirtschaftliche Nutzungsmöglichkeiten gibt ein Online-Rechner des Bayerischen Landesamts für Umwelt. Er ersetzt keine vertiefte Analyse, bietet aber grobe Orientierung.
- Das Tool „Transformationspfade der Prozesswärme“ des Clusters Dekarbonisierung der Industrie führt Unternehmen Schritt für Schritt durch die Analyse ihrer Prozesswärme- und Kälteströme. Auf Basis einer digitalen Checkliste zeigt es passende technische Optionen zur Dekarbonisierung auf. Am Ende erhalten Nutzer konkrete Vorschläge, wie sie ihre CO₂‑Emissionen im Bereich Prozesswärme reduzieren können.
- Die Fachberatungsstelle Abwärmenutzung kann durch ihre technische Expertise eine Ersteinschätzung zu den möglichen Abwärmepotenzialen und der daraus entstehenden Reduzierung der Betriebskosten liefern.
In unserer Übersicht finden Sie weitere Tools und Beratungsangebote. Sprechen Sie uns gern dazu an.
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