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31.01.2017 | Energie | Im Fokus | Onlineartikel

Grüner Strom aus Abwärme

Autor:
Dr. Joachim Karthäuser
3 Min. Lesedauer

Die Nutzung von Windkraft, Solarenergie und Wärmeenergie sind die Säulen des zukünftigen Energiesystems. Joachim Karthäuser beschreibt, wie das Unternehmen Climeon das Potenzial der Abwärme nutzt.

Die Umstellung unseres Energiesystems stellt eine globale Herausforderung dar. Der drohende Klimawechsel kann unbekannte Folgen für das Ökosystem haben. Der Meeresspiegel könnte bis zu sieben Meter steigen, falls das Grönlandseis schmilzt, und bis zu 60 Meter, falls die Antarktis schmilzt. Gleichzeitig steigt der Energieverbrauch, speziell in Regionen wie Indien und China.

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Energieressourcen – Energieverbrauch

Der Verbrauch elektrischer Energie unterliegt je nach Tageszeit, Wochentag und Monat zeitlichen Schwankungen, die in Tageslastdiagrammen grafisch dargestellt werden. Beispielsweise zeigt Bild 3.1 zwei typische Tageslastkurven höchster und niedrigster Spitzenlast der BRD.


Pro Person und Tag verbrauchen wir in den reichen Ländern ca. 150 bis 200 Kilowattstunden. Dieser Verbrauch lässt sich verteilen auf ähnlich große Posten wie Autotransport, Haushaltswärme, Güter, eine jährliche Urlaubs-/ Flugreise, zusammen ca. 150 Kilowattstunden pro Tag und Person, sowie kleinere Posten wie Nahrungsproduktion, Beleuchtung, usw., zusammen ca. 50 Kilowattstunden pro Tag und Person.

Wir verschwenden zu viel Energie

Die Physik lehrt uns, dass die Energiemenge eine Kilowattstunde ausreicht, um ein normales Auto (1.200 Kilogramm) zur Spitze des Eiffelturms zu heben - für Kosten in der Größenordnung von 0,1 bis 0,3 Euro pro Kilowattstunde, je nach Land und Steuersatz. Die Energie, die jeder von uns täglich anwendet, entspricht also ca. 150 Autos, die auf den Eiffelturm gehoben werden. Das Bild verdeutlicht, dass Energie sehr billig angeboten wird und dass wir zuviel Energie verschwenden.

Die globale Gemeinschaft hat die Herausforderung angenommen – siehe die Verträge von Kyoto und Paris.

Die positive Nachricht ist: Mit existierender und moderner Technologie können wir die Energiewende schaffen! Die wichtigste Energiequelle ist Einsparung von Energie – LED-Lampen, "smart grids", Effektivisierung von Industrieprozessen, Wärmeisolierung, Fernwärme aus Blockheizkraftwerken (BHKW), Nutzung von Abwärme zur Stromerzeugung, die Liste ist endlos. Windkraft und Sonnenzellen gehören zu den billigsten Techniken zur Stromerzeugung und wachsen exponentiell. Zur Lagerung von Energie gibt es eine Reihe von Technologien – u.a. Wasserstoff, Methan, elektrochemische Batterien.  

Climeons Beitrag zur Energiewende ist ein modular (150 kWel) aufgebautes Kraftwerkssystem, das Wärme im Bereich 70-120 °C mit 10 Prozent netto-Wirkungsgrad verstromt. Die Anlage stellt einen verbesserten Rankine-Prozess mit spezieller Turbinen- und Kondensationstechnologie dar, der bei einem Druck von zwei bis drei bar (90 °C) bzw. 0,2 bis 0,5 bar (bei 20 °C) arbeitet.


Eine Reihe von Firmen bieten Anlagen zur Wärmeverstromung im Bereich 70 bis 300 °C an, z. B. Ormat und Calnetix aus den USA, Turboden aus Italien, Jenbacher/GE aus Österreich, OpCon und Climeon aus Schweden. 

Die Anwendungsgebiete der Climeon-Technologie sind a) Schiffsmotoren – die erste Anlage ist auf dem Flaggschiff der finnischen Viking Lines installiert, weitere sind u .a. an im Bau befindliche Kreuzfahrtschiffe der Virgin Voyages verkauft, b) Motoren zur Stromerzeugung an Land, c) Kraftwerke wie z. B. BHKW, wo Fernwärmeerzeugung mit Stromerzeugung kombiniert wird, d) Industrie – Climeon-Anlagen verstromen Abwärme aus der Stahlerzeugung bei der schwedischen SSAB, und der dort erzeugte Strom ist preislich konkurrenzfähig, obwohl die Strompreise in Schweden sehr niedrig sind (ca. 30 bis 40 Euro pro Megawattstunde), e) Geothermie – in den USA arbeitet Climeon mit der Aligned Energy Inc., die geothermisch erzeugten Strom an grüne Datenzentren liefern will.

Weiterhin arbeitet Climeon an einem "Batteriekonzept", bei dem heißes Wasser aus einem Fernwärmetank als Energiequelle dient. Heißes Wasser wird bei Stromüberschuss mit Hilfe einer Wärmepumpe erzeugt.

Zusammenfassend: das globale Potential der Abwärmeverstromung, "Heat Power" übersteigt um Größenordnungen den Strombedarf Deutschlands. Es besteht global ein Bedarf an umfassenden Investitionen und international koordinierter Regulierung, z. B. höheren Steuern auf CO2-Emissionen. Die positive Botschaft: Wind Power, Solar Power und Heat Power können die tragenden Säulen des zukünftigen Energiesystems darstellen, und zu nachhaltigem Wirtschaftswachstum beitragen. 

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