Abwärme / Prozessluft

Sie betreiben industrielle Anlagen, die Abwärme an die Umgebung abgeben? Nach den gültigen Kriterien des Energieeffizienzgesetzes müssen Sie diese im „Abwärmekataster“ melden? Oder es steht ggf. schon die Bewertung oder Umsetzung einer „Abwärmeauskopplung“ an?

Für diese Fälle stellt sich die Frage, wie die Abwärmepotenziale zu quantifizieren sind. Mit anderen Worten: Welches Temperaturniveau liegt vor, und welches thermische Leistungsniveau im Zeitverlauf?

Drei Leistungsstufen der Abwärme-Potenzialbestimmung

Luftmeister unterstützt bei dieser wichtigen Aufgabe der Abwärme-Potenzialbestimmung mit drei verschiedenen Leistungsstufen, die in der folgenden Abbildung dargestellt sind und unten näher erläutert werden.

Punktuelle Abwärme-Potenzialbestimmung

Es gibt Fälle, bei denen es durchaus ausreicht, den Abwärmestrom nur zu einem bestimmten Zeitpunkt zu betrachten. Dies ist der Fall, wenn sicher davon ausgegangen werden kann, dass die Leistung und Temperatur des Abwärmestroms durchgehend konstant sind. Und natürlich kann es ein passender erster Schritt zur Abwärme-Charakterisierung sein, erst einmal nur punktuell zu bestimmen. Luftmeister unterstützt dann professionell mit seinem Know-how und Messgerätepark. Neben der Strömungserfassung über den gesamten Leitungsquerschnitt gilt es dabei, Temperatur, Feuchte und Absolutdruck zu erfassen und letztlich den Massenstrom, die Enthalpie und die thermische Leistung zu bestimmen und zu dokumentieren.

Wie die folgende Abbildung zeigt, muss bei allen nicht-konstanten Prozessen damit gerechnet werden, dass die thermische Leistung stark schwankt. So können deutlich zu hohe oder zu niedrige Potenzialwerte resultieren – was zu kostspieligen Fehlauslegungen von Wärmetauschern und den Auskopplungsanlagen (Wärmepumpe, ORC etc.) führen kann. In diesen Fällen sind die – nachfolgend beschriebenen – Messreihen oder Dauermesseinrichtungen zu empfehlen.

Messreihe zur Abwärme-Potenzialbestimmung

Die Potenzialbestimmung der Abwärme bei nicht-kontinuierlichen Prozessen erfordert, dass nicht nur zu einem Zeitpunkt gemessen wird, sondern während einer passenden Zeitspanne. Nur so können belastbare Daten erfasst werden, die eine stimmige Wärmetauscher-Auslegung, Wärmeplanung und Dimensionierung der Auskopplungs-Anlagen erlaubt. Je nach Ablauf der vorgelagerten Prozesse kann dies einen Tag, eine Woche oder auch längere Zeiträume umfassen. Luftmeister bietet für diesen Fall Messreihen an. Dabei wird eine kontinuierlich erfassende Messlösung installiert und kalibriert, die alle Messwerte an den Datenlogger des angeschlossenen Luftenergiezählers gibt. Da dies häufig auf Dächern oder im Freien erfolgt, hält Luftmeister wetterfeste Koffer vor, die das Messequipment schützen. Nach Abschluss der Messreihe wird die Messlösung bauseits abgebaut, an Luftmeister versendet und dort ausgelesen und dokumentiert.

Dauerhafte Messinstallation für Abwärmepotenzial und -optimierung

In vielen Fällen wird anstelle der Messreihe (s.o.) auf eine dauerhafte Messinstallation zurückgegriffen. Diese bietet erst einmal dieselbe Qualität einer Abwärmepotenzial-Erfassung wie eine Messreihe, da in beiden Fällen dieselben Sonden verwendet und über einen Zeitraum ausgewertet werden.

Die dauerhafte Installation bietet aber darüber hinaus zwei handfeste Vorteile im Auskopplungsbetrieb, sobald also ein Wärmetauscher installiert wurde und die Abwärme durchgehend nutzbar gemacht wird. Erfasst man nämlich nicht nur die (sekundäre) ausgekoppelte Leistung, sondern über den Luftenergiezähler die (primäre) abgebende Leistung, so können aus diesen Messwerten die folgenden wichtigen Optimierungen abgeleitet werden:

• Optimierung des Ausschöpfungsgrades der Abwärmeauskopplung
• Bestimmung des optimalen Zeitpunkts, um den Wärmetauscher abzureinigen

Letzteres ist sehr relevant für die Betriebskosten der Abwärmeauskopplung. 

Möglichkeiten der Abwärmenutzung

Luftmeister hat viele Abwärmeprojekte begleitet und seine Kernkompetenz, die belastbare Ermittlung des zeitlichen Verlaufs der Abwärmeleistung und anderer Abwärmepotenzial-Parameter, einbringen können. Darüber hinaus zeigt Luftmeister auch Wege der Abwärmenutzung auf. Wird das Projekt weiter vertieft, so kann Luftmeister auf kompetente Umsetzungspartner zurückgreifen, die auf den Gebieten der Strom- oder Kälteerzeugung aus Abwärme, aber auch bei der Wärmetauscher- und Wärmepumpenlieferung bis hin zur Wärmespeicherung unterstützen.

Wärmestrom in Prozessluft oder Rauchgas

Viele Abwärmepotenziale weisen das Wärmeträgermedium Rauchgas auf. Laien erfassen Durchflüsse und Wärmeströme mit Berechnungsfaktoren von Luft, was aber hohe Fehler in den Messergebnissen erbringen kann. Hintergrund ist, dass die Enthalpie (Wärmebeladung) und Dichte von Rauchgas anderen Formeln folgt als diejenigen von Luft. Die pragmatische Lösung von Luftmeister besteht darin, die Rauchgasparameter aus vorangegangenen Emissionsmessprotokollen zu entnehmen und im Luftenergiezähler zu hinterlegen… der damit sozusagen zum „Rauchgasenergiezähler“ wird.