Abwärme

Beim Betrieb vieler technischer Anlagen entsteht als Nebenprodukt Wärme. Diese sogenannte "Abwärme" machen sich immer mehr Industriebetriebe gewinnbringend zunutze. Wie das geht, wo Abwärme entsteht und welche Fördermöglichkeiten es für die Geschäftspraxis gibt, wird im Folgenden erklärt.

Was versteht man unter Abwärme?

Abwärme aus dem Ofen kennen wir alle – doch in Industrieprozessen entsteht Abhitze in großem Maßstab. Ob beim Betreiben von Motoren, beim Erzeugen von Druckluft oder beim Kühlen großer Hallen – die dabei entstehende industrielle Abwärme ist letztendlich Wärmeenergie, die am Ende "übrig" bleibt. Zurzeit geht der größte Anteil dieser Abwärme noch als heiße Luft oder heißes Wasser ungenutzt verloren. Dabei stellt Abhitze eine hervorragende Energiequelle dar. In Deutschland können etwa zwei Drittel des gesamten Energieverbrauchs der Industrie der Abhitze zugerechnet werden.^[1]

Wo entsteht Abwärme?

Abwärme entsteht bei der Elektrolyse, beim Betrieb von Motoren und Maschinen sowie von Rechenzentren, Kraftwerken und Biogasanlagen. Abwärme fällt aber auch bei Klimaanlagen und Kühlgeräten an und wird dann einfach in die Umgebung abgestrahlt. In einigen Fällen muss sie sogar aufwändig beseitigt werden, um das Überhitzen der technischen Anlagen zu verhindern. Dies kann negative Auswirkungen auf die Umwelt nach sich ziehen – beispielsweise wenn Kühlwasser aus einem Kraftwerk zur Aufheizung eines Flusses führt und das darin vorhandene Ökosystem beeinflusst. Dabei wäre es in vielen Fällen möglich, die Abhitze gewinnbringend zu nutzen.^[2]

Sollte man Abwärme vermeiden oder nutzen?

Abhitze fällt in zahlreichen Prozessen an und lässt sich nicht immer vermeiden. Zwar ist inzwischen bekannt, dass sich Abhitze als Energiequelle nutzen lässt. Eine wirtschaftliche Nutzung fällt aber trotzdem häufig noch schwer. Der Grund: Viele Abwärmequellen sind nicht stetig, sondern schwanken hinsichtlich Leistung, Verfügbarkeit und Temperatur. Dies ist beispielsweise bei der Kühlung von Prozessen der Fall. Die Schwankungen verlangen ein besonderes Nutzungskonzept, dessen Umsetzung in der Regel sehr teuer ist. Glücklicherweise gibt es inzwischen Fördermittel, die solche Maßnahmen unterstützen.^[3]

Welche Vorteile hat es, Abwärme zu nutzen?

Unternehmen haben die Möglichkeit, durch das Nebenprodukt Abhitze ihre Energiekosten zu senken und so ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Zudem leisten sie damit einen wichtigen Beitrag zur Energiewende. So liegt das Einsparpotenzial im Bereich Prozesstemperatur ab 60 Grad bei schätzungsweise 125 Terawattstunden. Umgerechnet sind das fünf Milliarden Euro jährlich.^[1]

Wie kann man Abwärme nutzen?

Wie genau kann man Abhitze weiter verwenden? Je höher die Temperatur, desto einfacher fällt die Abwärmenutzung. Für die Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen spielt außerdem die zeitliche Nähe zwischen Abwärmeentstehung und Wärmebedarf eine Rolle. Schließlich muss die Abhitze gespeichert werden, wenn sie nicht zu dem Zeitpunkt entsteht, zu dem sie genutzt werden kann.^[2]

Je nach Temperatur der entstehenden Abhitze kann man sie für ganz unterschiedliche Maßnahmen nutzen. Im Folgenden sind einige Beispiele aufgeführt:

Wärmerückgewinnung: Hierbei wird die Abhitze dem Produktionsprozess, durch den sie entstanden ist, wieder zugeführt.
Wärmenetz: Mit Abwärme lassen sich Raumwärme und Warmwasser erzeugen. Büros oder Fertigungshallen können mit Abhitze geheizt werden, Wasser kann erhitzt werden. Große Abwärmemengen ab 90 Grad lassen sich in größerem Maßstab – beispielsweise auch außerhalb des Unternehmens – nutzen. Sie können beispielsweise in Wärmenetze eingespeist werden und so ganze Stadtteile mit Wärme versorgen.
Mit Abwärme kühlen: Wärmeenergie kann auch dazu dienen, Prozesse oder Räume zu kühlen. Hierbei nutzen Sorptionskältemaschinen die Wärmeenergie dazu, ein Kältemittel wie beispielsweise Wasser zu verdampfen.
Strom: Es ist möglich, Abhitze in Strom umzuwandeln und anschließend für diverse Einsatzzwecke – beispielsweise zur Deckung des Energiebedarfs in der Produktion – zu nutzen.^[1]
Brennstoffzellen-Abwärme:Auch die Brennstoffzellen-Technologie bietet Möglichkeiten zur Abwärmenutzung. So zeigen vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Pilotprojekte, dass die Abwärme von Wasserstoff-Brennstoffzellen oder Direktmethanol-Brennstoffzellen effektiv für die Temperierung von Fahrzeuginnenräumen genutzt werden kann.^[4]

Gibt es Fördergelder zur Nutzung von Abwärme?

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) bietet in Zusammenarbeit mit der KfW finanzielle Fördermittel für Maßnahmen zur Vermeidung und Nutzung von Abhitze. Hierfür gibt es mehrere Förderprogramme:

Energieeffizienzprogramm Abwärme (KfW)
Förderprogramm für hocheffiziente Querschnittstechnologien (über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle(BAFA))
Programm Energieeffiziente und klimaschonende Produktionsprozesse (über das Karlsruher Institut für Technologie)

Unternehmen haben außerdem die Möglichkeit, sich durch einen Experten beraten zu lassen und hierfür eine finanzielle Förderung zu erhalten.^[1]

Fazit

Unternehmen, die die Abwärme ihrer Industrieanlagen nutzen, senken ihren Energieverbrauch und damit den Ausstoß von Schadstoffen. Sie sparen damit nicht nur Energiekosten, sondern schonen durch den reduzierten CO2-Ausstoß das Klima. Abwärme kann beispielsweise genutzt werden, um Arbeitsräume und Hallen zu heizen oder zu kühlen, Wasser zu erwärmen und Prozesswärme – beispielsweise für Trocknungsprozesse in der Landwirtschaft – zu erzeugen. Abhitze kann aber auch der Stromerzeugung dienen.