Abwärmepotentiale und Maßnahmen zur Nutzung

Durch Wärmerückgewinnung sind Energieeinsparungen zum Beispiel bei der Gebäudeheizung oder das Vorwärmen in anderen Prozessen möglich. Dadurch verringern sich die Menge und Kosten für fossile Energieträger oder Strom. Die Nutzung der Abwärme stellt zugleich eine Klimaschutzmaßnahme dar. 

Zur Abwärmenutzung sind Umbaumaßnahmen an den bestehenden Abwärmequellen notwendig, es handelt sich somit um investive Maßnahmen. Jedoch gibt es auch Möglichkeiten der Abwärmenutzung, die relativ einfach umzusetzen sind, dazu gehört zum Beispiel die Nutzung der Abwärme eines Druckluftkompressors zur Raumluftbeheizung. 

Die unternehmensübergreifende Nutzung von Abwärme, zum Beispiel in Nahwärmenetzen, ist regulatorisch anspruchsvoller und fordert höhere Investitionen.  

Zur Bestimmung und Nutzung der Abwärmepotentiale in einem Unternehmen sind verschiedene Punkte zu berücksichtigen: 

• Der wichtigste Schritt zu Beginn ist eine komplette Bestandsaufnahme der Abwärme-Mengen und möglicher Wärmesenken im Betrieb  Diese dient der Schaffung einer Übersicht der gesamten Energieflüsse und –verbräuche des Unternehmens. Mögliche Abwärmequellen und –Verbraucher werden aufgeführt, ggf. ist auch die Bündelung von Abwärmequellen für eine effizientere Nutzung der Abwärme sinnvoll. 
• Lässt sich die Abwärme vermeiden? Das Vermeiden der Abwärme ist in der Regel wirtschaftlich und ökologisch attraktiver als die Nutzung von Abwärme. Kann die Effizienz der Anlage gesteigert werden? Können Abwärmeverluste verringert werden? 
• Erfassen der Temperatur und der thermischen Leistung der Abwärme 

Die mögliche Verwendung der Abwärme hängt von der Temperatur und der thermischen Leistung ab. Abwärme sollte möglichst auf einem hohen Temperaturniveau genutzt werden, um die darin enthaltene Energie effizient zu nutzen. Reicht die Leistung nicht für die komplette Abdeckung einer Wärmesenke aus, kann die Abwärme oft in das vorhandene Heizsystem eingespeist werden und somit die Brennstoffkosten verringern. 

• Medium der Abwärme berücksichtigen 

Es muss berücksichtigt werden, in welchem Medium (Gasförmig (Abluft), Wasser, Strahlungswärme) die Abwärme vorliegt, und ob diese als diffuse Quelle (zum Beispiel Strahlungswärme als Abwärme von Öfen) oder als gefasste Quelle (zum Beispiel Abwärme von Druckluftkompressoren) anfällt. 

• Wo gibt es Bedarf für Abwärme? Welchen Bedarf hat die Wärmesenke? Was für Energieträger wurde bisher in der Wärmesenke eingesetzt? 

Die Abwärmenutzung ist prozessintern, unternehmensintern oder betriebsextern möglich. Dabei muss immer berücksichtigt werden, welche Kenngrößen die mögliche Wärmesenke hat (Leistungsbedarf, Temperaturniveau, Nutzungszeiten). Betriebsexterne Bereitstellung von Abwärme an benachbarte Unternehmen fordert einen deutlich höheren Planungsaufwand und höhere bauliche Maßnahmen.  

Aktuell (Stand: April 2024) wird für kleine und mittlere Unternehmen die Installation von Wärmeübertragern zur Nutzung von Abwärme durch die BAFA über das Förderprogramm „Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft“, Modul 1: Querschnittstechnologien, gefördert.  

Außerdem werden Maßnahmen zur Nutzung von Prozessabwärme durch die BAFA gefördert, wenn durch diese Maßnahmen Treibhausgasemissionen eingespart werden:  Förderprogramm „Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft“, Modul 4: Energie- und ressourcenbezogene Optimierung von Anlagen und Prozessen. 

Besonders für Abwärme bei niedrigen Temperaturen (bis 150 °C) gibt es ein breites und technisch ausgereiftes Angebot an Nutzungsmöglichkeiten. Dazu gehört zum Beispiel die betriebsinterne Nutzung der Abwärme eines Druckluftkompressors zur Gebäudeheizung oder Brauchwassererwärmung. Die Abwärme kann entweder direkt in den Raum oder über einen Wärmetauscher in das bestehende Heizungsnetz eingespeist werden. Gegenebenfalls ergänzt durch Wärmespeicher zur Pufferung. 

Ein Schraubenkompressor zur Druckluftgewinnung wandelt fast 100% der zugeführten Energie (Strom) in Wärme um. Bis zu 96% dieser Energie können zurückgewonnen werden. Diese Abwärme lässt sich bei luftgekühlten Kompressoren am einfachsten und gering investiv als Warmluft, z.B. für Raum- oder Prozessheizungen, nutzen.  Dabei muss die Abwärme der Kompressoren als gefasste Quelle vorliegen. Über Abluftkanäle und eine regelbare Lüftungsklappe kann diese Abwärme im Winter in Nebenräume geleitet und zum Heizen genutzt werden. Im Sommerbetrieb wird die Abluft wie gehabt nach draußen geleitet. 

Für die Verringerung des Primärenergieverbrauchs bei Prozess-, Heiz- und Brauchwassererwärmung wird die Kompressor-Abwärme über Wärmetauscher-Systeme geleitet und damit die Energiekosten verringert. Relativ problemlos lässt sich damit Warmwasser bis +70 °C erwärmen, auch für höhere Temperaturen haben die verschiedenen Hersteller der Drucklufttechnik Lösungen entwickelt. Die Wärmerückgewinnung für industrielle Prozesse hat den Vorteil, dass diese durch den ganzjährigen Bedarf besonders effizient ist. 

Typische Beispiele zur Rückgewinnung und Nutzung der Verdichtungswärme sind: 

• Raumheizung 

• Warmwasser für Wasch- und Sozialräume 

• Nutzwasser für Kantinen oder Wäschereien 

• Waschwasser für Teilereinigung in der Metallindustrie 

• Spülwasser bei Produktwechsel (z.B. in der Lebensmittelindustrie) 

• Vorwärmen von Tauchbecken in der Galvanik 

• Vorgewärmtes Wasser für Dampferzeuger 

Das finanzielle Einsparpotential pro Jahr wird hier exemplarisch für die Nutzung der warmen Luft zur Raumheizung aufgezeigt (für das Heizen mit Erdgas): 

Da es sich bei der direkten Wärmenutzung um eine gering investive Maßnahme handelt, sind Amortisationszeiten von weniger als einem Jahr möglich (abhängig von den Kosten für den ersetzten Energieträger, Erdgas oder Heizöl) 

Gesetz zur Steigerung der Energieeffizienz in Deutschland (Energieeffizienzgesetz - EnEfG) vom 13. 11.2023 

Praxisleitfaden „Abwärmenutzung in Unternehmen“, Mittelstandinitiative Energiewende und Klimaschutz, DIHK 2017 

„Handbuch der Drucklufttechnik“, Atlas Copco GmbH, 9. Ausgabe, 2022 

„Wärmerückgewinnungssysteme“, Kaeser Kompressoren, 2023 

„Wärmerückgewinnung“, BOGE Kompressoren, 2022 

BAFA Merkblatt Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft (EEW) – Zuschuss (Version 7.0 vom 15.02.2024)