Nutzung von industrieller Abwärme | 2019-15

Große Chance für nachhaltige Wärmeversorgung

Die effiziente Nutzung von Abwärme ist, insbesondere wenn auch die Potentiale von niedrigen Temperaturniveaus erschlossen werden, eine große Chance für eine nachhaltige Wärmeversorgung und kann eine zentrale Rolle in der Wärmewende sein. Hierbei stellt die zeitliche Different zwischen dem Anfall der Abwärme und dem Bedarf der Wärme eine Herausforderung dar, welche erhöhte Anforderungen an das System stellen. Klassische Wärmekonzepte umgehen diese Herausforderungen und setzen oft auf Lösungen mit flexiblen Erzeugungstechnologien, welche zwar das Risiko eines Engpasses reduzieren, jedoch auch damit die Effizienzpotentiale zur nachhaltigen Versorgung durch Abwärme nicht heben. Das Projekt der badenovaWÄRMEPLUS hatte es sich zum Ziel gesetzt, mittels innovativer Ansätze, Betriebe im Freiburger Industriegebiet Nord mit der Niedrigtemperaturabwärme der Rhodia Acetow zu versorgen.

Cerdia-Abwärme aus Produktionsprozess als Fernwärme

Die Cerdia Produktions GmbH hat sich dazu entschlossen, Abwärme aus ihrem Produktionsprozess auszukoppeln (sogenanntes Lutterwasser) und in Form von Fernwärme zur Verfügung zu stellen. Bei dem Lutterwasser handelt es sich dabei um ursprünglich gefördertes Grundwasser, welches zur Kühlung der Acetonrückgewinnung benötigt wird. Dieses wird mit einer Temperatur von 48 Grad aus der Rhodia ausgekoppelt und mit einer Rücklauftemperatur von 35 Grad wieder zurückgeführt. Die Rücklauftemperatur ist hierbei über das ganze Jahr über konstant, damit bei der Wiedereinleitung das örtliche Ökosystem keinen Schaden nimmt.

Versorgung ortsansässiger Betriebe

Die badenovaWÄRMEPLUS setzte nun an diesem Punkt an, indem es diese Niedertemperaturanbwärme (48 Grad) abnimmt, in ein neu errichtetes Wärmenetz im Freiburger Industriegebiet Nord einspeist und damit örtliche Betriebe mit Wärme versorgt. Nach der Nutzung wird das Wasser mit einer Temperatur von 35 Grad wieder zurückgeführt, wodurch die zur Rückkühlung des Wassers benötigte Energie drastisch verringert wird.

Innovativer Ansatz mittels Wärmepumpe

Der Innovative Teil steckt hier in dem Ansatz zum Anheben der Temperatur, sofern die Niedertemperaturwärme zum Heizen nicht ausreicht. In diesen Fällen wird die Wassertemperatur von den ursprünglichen 48 Grad durch zumischen von Hochtemperaturwärme auf die erforderlichen 70 Grad angehoben. Hierfür wurde eine Hochtemperaturwärmepumpe eingesetzt, welche eine Wärmeleistung von 450 kW aufweist. Die Niedertemperaturwärme strömt so im Normalfall an der Wärmepumpe vorbei. Erst wenn die Temperatur der Abwärme nicht mehr ausreicht wird seitens der Wärmepumpe erwärmtes Wasser beigemischt, welches die Temperatur dann auf die angestrebten Sollwerte anhebt.

Erkenntnisse aus den ersten Wintermonaten

In der ersten Testphase wurde die Wärmepumpe anhand der von der Gebäudeleittechnik vorgegebenen Werte betrieben und konnte ausreichende Temperaturen bereitstellen, um die betreffenden Bereiche zu beheizen. Hierbei wurde festgestellt, dass die Wärmepumpe während des Testlaufs im Winter 2022/2021 gerade mal zu 50 Prozent ausgelastet wurde. Die hat zur Folge, dass mit der bereitgestellten Abwärme noch weitaus länger geheizt werden kann, als ursprünglich angenommen wurde, was auch die Beheizung mittels Abwärme als Konzept wirtschaftlich weitaus attraktiver macht.

Tiefergehende Informationen zum Projekt können dem Abschlussbericht am Ende des Beitrags entnommen werden.

Drei wesentliche Erkenntnisse aus dem Projekt

• Die Nutzung von Niedertemperaturwärme in Bestandsgebäuden auch unter Berücksichtigung von geringinvestiven Maßnahmen möglich. Durch Überdimensionierung des Bestands sich Ändernden äußeren klimatischen Bedingungen und Sanierungen wird in Bestandsgebäuden immer weniger Wärmeleistung benötigt. Die Einsatzfelder von Niedertemperaturwärme werden somit immer größer.
• Punktuelle Anhebung von Niedertemperaturwärme in Bereichen in denen höhere Temperaturen wichtig sind ist wirtschaftlich umsetzbar.
• Durch eine intelligente Steuerung im Wärmenetz aber auch im Gebäude können große Leistungsspitzen im Wärmebedarf vermieden werden.