Prozesswärme

Gewinnung, Nutzung und Förderung von Prozesswärme

Inhalt des Wiki-Artikels

• Energiequellen für Prozesswärme
• Temperaturbereiche von Prozesswärme
• Prozesswärme in der Industrie
• Prozesswärme im Haushalt
• Wärmeanwendungen im GHD-Sektor
• Förderung von Prozesswärme

Als Prozesswärme wird Wärme bezeichnet, die entweder für Prozesse benötigt oder bei Prozessen freigesetzt wird. Sie wird vorwiegend durch Verbrennungsprozesse erzeugt, aber auch Abwärme kann als Prozesswärme genutzt werden. Darüber hinaus kann Prozesswärme aus erneuerbaren Energien gewonnen werden.

Energiequellen für Prozesswärme

Prozesswärme wird aus verschiedenen Energiequellen bereitgestellt. Oft kommen fossile Brennstoffe wie Erdgas oder Heizöl zum Einsatz. Ihr Vorteil ist, dass mit ihnen recht hohe Temperaturen erreicht werden können. Für die Erzeugung von Prozesswärme mit sehr hoher Temperatur ist elektrische Energie geeignet. Auch wenn diese Methode weniger energieeffizient ist als andere, wird sie häufig genutzt, da es bislang keine praktikable Alternative gibt, um Hochtemperaturprozesswärme zu erzeugen. Prinzipiell kann auch mit Kernreaktoren Prozesswärme in einem relativ hohen Temperaturbereich erzeugt werden, in der Praxis kommt dies jedoch nur selten vor.

Wird Prozesswärme mit einem niedrigeren Temperaturniveau benötigt, werden auch andere Energiequellen genutzt. Beispielsweise fällt bei Stromerzeugungsanlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Prozesswärme als Nebenprodukt an. Die in den Abgasen enthaltene Energie kann dazu dienen, Dampf zu gewinnen. Außerdem ist es möglich, Prozesswärme aus erneuerbaren Energien bereitzustellen. Ist keine sonderlich hohe Temperatur erforderlich, können Sonnenkollektoren zur Erzeugung von Prozesswärme eingesetzt werden.

Temperaturbereiche von Prozesswärme

Abhängig vom Prozess wird Wärme in einem bestimmten Temperaturbereich benötigt. Häufig wird Prozesswärme in einem dieser drei Temperaturbereiche benötigt:

• Unter 100 °C: Wärmetransport mittels Warm- oder Heißwasser
• 100 °C bis 300 °C: Wärmetransport mit Heißwasser, Wasserdampf oder Wärmeträgerölen
• Über 400 °C: zum Beispiel Schmelzöfen, Hochöfen, Trommeln für Trocknungsprozesse

Insgesamt macht Wärme 50 Prozent des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland aus. Prozesswärme hat sektorübergreifend einen Anteil von rund 20 Prozent am Endenergieverbrauch (EEV).

Prozesswärme in der Industrie

In der Industrie ist der Anteil an Prozesswärme am Endenergieverbrauch hoch, er macht mehr als 60 Prozent aus. Für viele technische Prozesse wird Wärme benötigt, zum Beispiel zum Schmelzen von Metallen, zur Gewinnung von Grundstoffen, zum thermischen Trennen, zum Haltbarmachen von Lebensmitteln, zum Trocknen und zum Schweißen. Vor allem die Energieträger Gas und Kohle werden in der Industrie häufig zur Erzeugung von Prozesswärme eingesetzt. Der Anteil an aus erneuerbaren Energien gewonnener Prozesswärme ist gering, er liegt bei etwa fünf Prozent. Mit Hilfe von Energiewandlern wird die in den Energieträgern enthaltene Energie in Wärme umgewandelt. Die Umwandlung in Prozesswärme kann mittelbar oder unmittelbar erfolgen.

Bei der unmittelbaren Erwärmung wird elektrische Energie genutzt und direkt im zu erwärmenden Gut in Wärme umgewandelt. Die mittelbare Erwärmung ist dadurch gekennzeichnet, dass Energie außerhalb des zu erwärmenden Guts in Wärme umgewandelt und dann dorthin geleitet wird. Beispiele für Energiewandler bei der mittelbaren Erwärmung sind:

• Mit Brennstoffen betriebene Wärmeerzeuger
• Mit Strom betriebene Heizleiter

In der Industrie wird je nach Anwendung Prozesswärme zwischen 40 °C und 1000 °C benötigt. Besonders die folgenden Bereiche der Industrie sind auf Prozesswärme angewiesen:

• Metallverarbeitung
• Chemische Prozesse
• Keramik-, Glas- und Papierindustrie
• Lebensmittelindustrie

Prozesswärme im Haushalt

In privaten Haushalten wird Wärme zum Heizen, für die Warmwasserbereitung und die Klimatisierung von Räumen gebraucht. Auf Wärmeanwendungen entfallen mehr als 90 Prozent der in diesem Sektor aufgewendeten Endenergie. Rund zwei Drittel der Wärme wird zum Heizen gebraucht. In Deutschland dient vor allem Erdgas als Energiequelle für Räumwärme in Haushalten, denn es wird bei der Fernwärmeerzeugung überwiegend genutzt. Nebstdem werden auch Kohle, Biomasse und Abfall zur Erzeugung von Fernwärme eingesetzt. Eine andere Möglichkeit zur Gewinnung von Raumwärme für den privaten Haushalt stellen Wärmepumpen dar.

Wärmeanwendungen im GHD-Sektor

Im Sektor Gewerbe, Handel, Dienstleistungen haben Wärmeanwendungen einen Anteil von mehr als 60 Prozent am Endenergieverbrauch. Etwa die Hälfte davon entfällt auf Raumwärme. Wie in den privaten Haushalten wird vorwiegend Erdgas zur Wärmeerzeugung genutzt.

Förderung von Prozesswärme

Durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) in Kooperation mit der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) und dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) wird Prozesswärme aus erneuerbaren Energien gefördert. Eine Förderung kann für Solarkollektoranlagen, Wärmepumpen oder Biomasseanlagen beantragt werden, wenn die durch sie gewonnene Wärme zu mehr als 50 Prozent für Prozesse verwendet wird, zum Beispiel zur:

• Herstellung von Produkten
• Weiterverarbeitung von Produkten
• Veredelung von Produkten
• Erbringung von Dienstleistungen

Förderungsberechtigt sind Unternehmen aus Industrie und Gewerbe, Freiberufler, Contractors und kommunale Betriebe. Diese haben die Wahl zwischen einem Zuschuss von der BAFA und einem zinsverbilligten Kredit mit Teilschuldenerlass von der KfW. Nicht förderungsfähig sind der Verkauf von Wärme (Fernwärme), die Bereitstellung von Trinkwarmwasser – zum Beispiel in Hotels – und alle Anlagen, die in den Anwendungsbereich des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) fallen.

Neben Wärmeerzeugern werden auch Investitions- und Nebenkosten bezuschusst. Förderungsfähige Investitionskosten sind beispielsweise:

• Wärmespeicher für beantragte Wärmeerzeuger
• Anbindung der beantragten Wärmeerzeuger an für Prozesswärme relevante Wärmesenken
• Mess- und Datenerfassungseinrichtungen zur Ertragsüberwachung und Fehlererkennung
• Notwendige Baumaßnahmen zur Installation einer Biomasseanlage oder Wärmepumpe
• Aufständerung und Unterkonstruktion für Solarkollektoren

Mit Hilfe der Bundesförderung für Energieeffizienz in der Wirtschaft „Prozesswärme aus erneuerbaren Energien“ soll die Nutzung erneuerbarer Energien bei der Erzeugung von Prozesswärme ausgebaut werden. Die ist im Sinne der Energiewende, denn nach und nach sollen alle Sektoren in Deutschland auf regenerative Energien umgestellt werden.