Erneuerbare Wärmeversorgung in Betrieben
Prozesswärme in Industriebetrieben
Wärmeversorgung zukunftsfähig gestalten.
Erneuerbare Wärmeversorgung in Betrieben
Viele Unternehmen stehen vor der Aufgabe, ihre Wärmeversorgung zukunftsfähig zu gestalten. Aktuell wird die benötigte Wärme in vielen Betrieben noch mit Erdgas erzeugt, doch der Wandel hin zu erneuerbaren Energien gewinnt an Bedeutung. Um fossile Energieträger zu ersetzen, ist ein breites Spektrum an erneuerbaren Energiequellen und Technologien erforderlich. Dabei spielen Faktoren wie die Verfügbarkeit nachhaltiger Brennstoffe, Wirtschaftlichkeit und technische Umsetzbarkeit eine zentrale Rolle.
Besonders in Produktionsbetrieben gestaltet sich die Umstellung oft komplex. Unterschiedliche Anforderungen an Temperaturniveaus und die Nutzung von Abwärme machen maßgeschneiderte Lösungen notwendig. Ein sorgfältiger Standort-Check und eine individuelle Beratung – etwa in Form eines Energieaudits – sind daher unverzichtbar. Der klimaaktiv-Leitfaden „Empfehlungen für erneuerbare Wärmesysteme“ bietet Betrieben wertvolle Orientierungshilfen und zeigt passende Technologien und Einsatzmöglichkeiten auf. Zudem stellt das klimaaktiv-Programm Informationen zu Weiterbildungen bereit, um Unternehmen optimal auf den Umstieg vorzubereiten.
Erneuerbare Wärmesysteme für Prozesswärme in Industriebetrieben
Der Energiebedarf für Prozesswärme macht in Industriebetrieben bis zu zwei Drittel des gesamten Energieverbrauchs aus. Die Umstellung auf erneuerbare Wärmesysteme stellt daher einen entscheidenden Hebel zur Reduktion von CO₂-Emissionen dar und leistet einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele.
Industrielle Prozesse erfordern unterschiedliche Temperaturniveaus – je nach Branche und Anwendung. Die folgende Abbildung gibt einen Überblick über typische Prozesstemperaturen in verschiedenen Industriezweigen und unterscheidet dabei zwischen Nieder- und Hochtemperaturprozessen.
| Industrielle Prozesse | Temperaturbereiche |
|---|---|
Trocknungsprozesse | 40–160 °C |
Lebensmittelverarbeitung | 60–230 °C |
Textilverarbeitung | 60–230 °C 60–240 °C |
Polymerherstellung | 150–280 °C |
Metallverarbeitung | 450–1.500 °C |
Zementherstellung | 600–1.500 °C |
Glasherstellung | 700–1.500 °C |
Stahlherstellung | 700–1.500 °C |
Die Auswahl eines geeigneten Wärmeerzeugungssystems hängt von der jeweiligen Prozesstemperatur sowie von den Anforderungen an die Wärmeübertragung ab. In der folgenden Abbildung werden Wärmetechnologien nach ihrer Hauptenergiequelle geordnet sowie die empfohlenen Temperaturen dargestellt.
Im Niedertemperaturbereich (bis 200 °C) erfolgt die Wärmeübertragung entweder über wasserbasierte Systeme – wie Warmwasser, Heißwasser oder Prozessdampf – oder über Luft.
Im Hochtemperaturbereich (ab 200 °C) kommt bevorzugt Thermoöl zum Einsatz, da es gegenüber Wasser bessere Wärmeübertragungseigenschaften bietet. Alternativ können auch verschiedene Brennstoffe direkt thermisch verwertet werden, um Prozesswärme über 200 °C zu erzeugen.
| Hauptenergiequelle | Wärmesysteme | Empfohlene Prozesszufuhrtemperatur | Wärmeträger |
|---|---|---|---|
Umgebungswärme | Tiefengeothermische Anlage | 40–130 °C | Wasser |
Abwärme | Direkte Abwärmenutzung | 40–200 °C | Wasser |
Abwärme | Direkte Abwärmenutzung | 200-400 °C | Thermoöl |
Abwärme | Direkte Abwärmenutzung | 400–1.200 °C | Luft |
Abwärme | Absorptionswärmepumpe | 40–90 °C | Wasser |
Abwärme | Industriewärmepumpe | 40–130 °C | Wasser |
Abwärme | Mechanische Brüdenverdichtung | 80–190 °C | Wasser |
Strom | Elektrokessel | 40–200 °C | Wasser |
Strom | Elektrodenkessel | 110–200 °C | Wasser |
Strom | Elektrischer Thermoölkessel | 200–400 °C | Thermoöl |
Strom | Elektrischer Industrieofen | 300–1.500 °C | Direktnutzung |
Strom | Erneuerbarer Wasserstoff | 1.000–1.500 °C | Direktnutzung/Brenner |
Strom | Synthesegas | 1.000–1.500 °C | Direktnutzung/Brenner |
Bioenergie | Biomassekessel | 110–200 °C | Wasser |
Bioenergie | Blockheizkraftwerk | 110–200 °C | Wasser |
Bioenergie | Biogas | 200–500 °C | Direktnutzung/Brenner |
Bioenergie | Holzgas | 200–1.000 °C | Direktnutzung/Brenner |
Bioenergie | Biomasse | 200–1.000 °C | Direktnutzung |
Bioenergie | Biomethan | 200–1.500 °C | Direktnutzung/Brenner |
Kombination der Energieträger | Nahwärme/Fernwärme qualitätsgesichert | 40–90 °C | Wasser |
Solarenergie | Luftkollektoren | 40–60 °C | Luft |
Solarenergie | Flachkollektoren | 40–100 °C | Wasser |
Solarenergie | Vakuumröhrenkollektoren | 40–130 °C | Wasser |
Information zu den Wärmesystemen für Prozesswärme
- Zum Zeitpunkt der Erstellung des Leitfadens (2023) standen erneuerbarer Wasserstoff und Synthesegas nicht in ausreichender Menge zur Verfügung.
- „Qualitätsgesicherte Fernwärme“ wird gemäß Erneuerbare-Wärme-Gesetz (EWG) definiert.