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18.03.2020 | Energienutzung | Im Fokus | Onlineartikel

Abwärme in Industrie und Gewerbe für Kühlzwecke nutzen

Autor:
Frank Urbansky
2:30 Min. Lesedauer

Bei vielen Produktionsprozessen entsteht Abwärme. Diese kann für Kühlzwecke genutzt werden. Mehrere Technologien stehen dafür bereit. Solche Modelle zeichnen sich durch hohe Effizienz aus.

Abwärme entsteht nicht nur bei der Materialbearbeitung oder bei Motorleistungen, sondern auch bei der Kühlung selbst. "Bei industriellen Prozessen, die Kühlstrecken benötigen oder bei denen Abwärme mit hoher Temperatur anfällt, wird die prozessinterne Wärmerückgewinnung oder Wärmenutzung dann angewandt, wenn sie wirtschaftlich oder ökologisch geboten ist", beschreibt dies Springer Vieweg-Autor Richard Zahoransky in seinem Buchkapitel Blockheiz-Kraftwerke BHKW, Kälteanlagen, Wärmepumpen und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung auf Seite 320. 

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2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

Blockheiz-Kraftwerke BHKW, Kälteanlagen,Wärmepumpen und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung

Die thermischen Wirkungsgrade von Kraftwerken zur Stromerzeugung sind relativ gering. Beispielsweise erreichen moderne Kohlekraftwerke heute bis etwa 45 %, Gasturbinen maximal 40 % und Diesel‐Motoren nicht über 50 %. Kombinations‐Kraftwerke, d.h.

Ein Beispiel für eine solche – sogar firmenübergreifende – Anwendung findet sich seit Februar 2018 in Dortmund. Die Deutschen Gasrußwerke stellen dort Vorprodukte für Reifen her. Dabei fallen große Mengen Abwärme an, die bisher entweder an der Börse vertrieben oder ins städtische Wärmenetz eingespeist wurden. Doch selbst diese Vertriebswege reichten für die Abwärme nicht aus. Deswegen wurde nach neuen Abnehmern gesucht.

Adsorption macht aus warm kalt

Einer davon ist die Coldstore Group, ein Logistiker für Tiefkühlprodukte. Die Abwärme der Gasrußwerke wird nun genutzt, um Tiefkälte zu produzieren. Möglich macht dies die Wärmerückgewinnung mit gekoppelter Adsorptionstechnik, die vom Essener Energiedienstleister E.ON installiert wurde.

Bei dieser Technologie wird die Anlagerung eines Kühlmittels an einen feinporösen Feststoff, meist Aktivkohle, Zeolith oder Silikagel, genutzt. Dabei geht bei niedrigen Temperaturen eine Kondensation vonstatten, deren Kühleffekt genutzt wird.

Das nun in Nachbarschaft des Reifenvorproduzenten angesiedelte Gefrierhaus hat eine Kapazität von 5000 Tonnen und kann binnen 24 Stunden gut 300 Tonnen einfrieren.

Projekte wie dieses sind leider die Ausnahme. Dabei ist die Nutzung der Abwärme ein Gebot der Energiewende. Denn deren Einsparungsziele sind ohne höhere Energieeffizienz nicht zu erreichen. Gleichzeitig erfüllen solche Kombinationen die hohen Anforderungen gesetzlicher Vorlagen, insbesondere der Energieeinsparverordnung (EnEV).

Auch Wärmepumpentechnik möglich

Neben der beschriebenen Adsorptionstechnik eignet sich auch die Absorptionstechnik, die der Wärmepumpe zugrunde liegt und die flüssige Kältemittel nutzt. Ein Beispiel dafür findet sich mitten in Berlin, auch wenn hier nur zu Teilen Abwärme genutzt wird. Hier betreibt Vattenfall eine Kältezentrale am Potsdamer Platz. Mittels Absorptionstechnik wird aus Fernwärme seit 22 Jahren Klimakälte für 12.000 Büros, 1.000 Wohnungen und viele Kultureinrichtungen erzeugt. Die Fernwärme dafür kommt aus der Kraft-Wärme-Kopplung des Heizkraftwerks Mitte. In Spitzenzeiten fließen bis zu 5.800 Liter 6 °C kaltes Wasser je Stunde durch das 14 Kilometer lange Wärme- und Kältenetz.

Solche Kombinationen werden auch Kraft-Wärme-Kältekopplung (KWKK) genannt. "Als weitere Variante, die vereinzelt gebaut wurde, ist die "KWKK-Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung" zu nennen, bei der die Kraft-(Strom-), Wärme- und Kälteerzeugung gekoppelt ist. Das hierfür nötige Maschinenaggregat besteht aus Verbrennungsmotor, gegebenenfalls Getriebe, Generator/ Elektromotor, automatischer Kupplung und Kältemittelverdichter, auf gemeinsamem Grundrahmen montiert", beschreibt Springer Vieweg-Autor Christian Hainbach auf Seite M 22 seines Buchkapitel Kältetechnik die Komponenten solcher Anlagen.

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