Abwärmerückgewinnung Abwärmerückgewinnung zur Optimierung von Energieprozessen

Redakteur: Marion Henig

Moderne Wärmerückgewinnungssysteme entlasten das Klima und verschaffen Unternehmen der Prozessindustrie klare Wettbewerbsvorteile. Die Optimierung von Energieprozessen mittels Abwärmerückgewinnung ist daher das Kernthema von Alfa Laval auf der diesjährigen WTT-Expo 2011.

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Compabloc-Wärmeübertrager von Alfa Laval sind für außerordentlich hohe Drücke und Temperaturen konzipiert. Der geschweißte Plattenwärmeübertrager kann für flüssig/flüssig Anwendungen, zur Wärmerückgewinnung, als Reboiler, als Kondensator, Verdampfer und Dampferhiter eingesetzt werden. (Bild: Alfa Laval)
Compabloc-Wärmeübertrager von Alfa Laval sind für außerordentlich hohe Drücke und Temperaturen konzipiert. Der geschweißte Plattenwärmeübertrager kann für flüssig/flüssig Anwendungen, zur Wärmerückgewinnung, als Reboiler, als Kondensator, Verdampfer und Dampferhiter eingesetzt werden. (Bild: Alfa Laval)

Nach Angaben der Internationalen Energieagentur verbraucht die weltweite Prozessindustrie deutlich zu viel Energie; 50 Prozent des gesamten Energieverbrauchs kann laut der Agentur durch effizientere Technologien eingespart werden, das entspricht 1.200 Gigawatt Energie (World Energy Outlook 2008).

Die im Betrieb entstehende Abwärme entschwindet dabei meist ungenutzt in die Umwelt. Innovative wie umweltbewusste Unternehmen recyceln stattdessen die bislang verschwendete Energie, indem sie moderne Plattenwärmetauscher einsetzen. Diese Investitionen in die Rückgewinnung der Abwärme haben sich bereits für viele Unternehmen als äußerst profitabel erwiesen. Zudem kann gleichzeitig ein deutlich niedrigerer CO2-Ausstoß realisiert werden.

Wärmerückgewinnung: Viele Wege führen zum Ziel

Den Unternehmen stehen unterschiedliche Wege offen, um die wiedergewonnene Wärme zu nutzen. Eine standardisierte Ideallösung gibt es dabei nicht, da der effizienteste Energiekreislauf von der jeweiligen Anlage und ihrem spezifischen Umfeld abhängt. Fünf typische Fälle der Wärmerückgewinnung sind:

  • Höhere Vorwärmung
  • Direkte Prozesswärmeintegration
  • Indirekte Prozesswärmeintegration
  • Erhöhun der Stufen in Vedampfungssystemen
  • Reduzierung der Verschmutzung
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Unternehmen sollten sich möglichst intensiv mit allen in Betracht kommenden Möglichkeiten auseinandersetzen, um die passende Lösung für ihre Industrieanlage zu finden. Besonders naheliegend ist es, die Energie gleich am Entstehungsort wiederzuverwerten.

So kann die Kühlungswärme eines Dampfkessels beispielsweise genutzt werden, um eben jenem Dampfkessel zusätzliche Energie zuzuführen. Auf diese Weise kann mit deutlich geringerem Dampfeinsatz eine wesentlich höhere Leistung erzielt werden. Befindet sich die Anlage in der Nähe einer Stadt, so kann die gewonnene Abwärme beispielsweise auch an das lokale Fernwärmenetz verkauft werden. Teilweise bieten sich auch Energie-Kooperationen zwischen verschiedenen Industrieanlagen an, etwa wenn eine energieintensive Anlage neben einer wärmeintensiven Anlage steht.

Dank moderner Technologien sind die Einsatzmöglichkeiten in der Wärmerückgewinnung nahezu unbegrenzt. So kann mit einem Organic Rankine Cycle (ORC) Elektrizität aus handwarmem Wasser gewonnen werden – und mit einem Absorptionskühler wird Abwärme sogar in Kühlleistung verwandelt.

Deutlich höhere Energieeffizienzgrade dank Plattenwärmetauscher

Das Herz eines moderneren Abwärme-Wiedergewinnungssystems ist der Wärmeaustauscher. Dieses Gerät ermöglicht einen Energieaustausch zwischen den unterschiedlichsten Materialien – egal, ob flüssig oder gasförmig. Der Effizienzgrad der Geräte sollte möglichst hoch sein, damit sich die Investition möglichst schnell rechnet. Je mehr Wärme wiederverwertet werden kann, desto profitabler ist die Investition. Zu den gebräuchlichsten Wärmeaustauschern gehört der Gehäuse- und Röhrenwärmetauscher, ein Gerät, das aber leider nur über einen sehr niedrigen Effizienzgrad verfügt. Moderne Wärmeaustauscher werden dagegen nach dem sogenannten Plattenwärmer-Prinzip gebaut. Die Effizienz dieser innovativen Anlagen ist deutlich höher als bei den antiquierten Gehäuse- und Röhrenwärmetauschern, teilweise sogar um mehr als das Fünffache. Die Leistungsunterschiede sind enorm, so dass sich der Einsatz dieser modernen Technologie für Unternehmen entsprechend schnell auszahlt.

Ein gutes Beispiel für Kompaktlösungen ist die Familie der dichtungsfreien Compabloc-Wärmeübertrager. Sie sind für außerordentlich hohe Drücke und Temperaturen konzipiert. Dieser leicht zugängliche geschweißte Wärmeübertrager wird in der Prozessindustrie nicht nur als Kühler/Erwärmer eingesetzt, sondern auch als Kondensator und Reboiler. Auf der diesjährigen WTT Exop stellt Alfa Laval einen weiteren leistungsstarker Wärmeübertrager der Compabloc-Familie vor.

Neues gibt es auch im Bereich der Kondensation: Bereits vor einigen Jahren hatte Alfa Laval mit AlfaCond den weltweit ersten Plattenwärmeübertrager speziell für die Kondensation vorgestellt. Er wurde hauptsächlich zur Kondensation bei niedrigem Druck unter Vakuumbedingungen entwickelt. Ein Plattenwärmeübertrager ersetzt direkte Kondensation und indirekte- in Rohrbündelkondensatoren. Nun hat das Unternehmen die Modellreihe komplettiert mit Apparaten für kleine, mittlere und hohe Kapazitäten.

Zum Portfolio der Plattenverdampfer für die Steigstromverdampfung ist der AlfaVap 650 neu hinzugekommen. Es handelt sich hier um den weltgrößten Plattenverdampfer, der auch aus exotischen Materialien wie Nickel oder Hastelloy hergestellt werden kann und daher zur Aufkonzentration organischer Laugen geeignet ist. Mit diesem neuen Modell kann Alfa Laval Verdampfungsanlagen mit Kapazitäten von bis zu 1.600 t pro Tag ausrüsten; das ist auch für größere Anlagen ausreichend.

Fazit : Win-Win mit Wärmerückgewinnung: Unternehmen und Umwelt profitieren gemeinsam

Durch innovative Abwärme-Wiedergewinnungssysteme kann der Rohenergieverbrauch von Industrieanlagen signifikant gesenkt werden. Dies hat zur Folge, dass die Emission von schädlichen Klimagasen wie Kohlenstoffdioxid, Schwefel- und Stickoxide deutlich zurückgeht – und dies in Zeiten, in denen die Klimaerwärmung die vielleicht größte Herausforderung der Menschheit ist. Für die ressourcenintensive Prozessindustrie bietet sich dabei vor allem die Wiedergewinnung von Abwärme mit modernen Plattenwärmetauschern als nahezu ideale Antwort auf Klimawandel und Energiekrise an.

* Udo Blume ist Business Development Manager Process Industries Alfa Laval Mid Europe

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