Erfahrungsbericht: Wärmerückgewinnung durch Nutzung interner Energieüberschüsse
Projektstart: Wärmerückgewinnung als Lösung für überschüssige Prozesswärme
Am Standort unseres Kunden Indulor bestand in mehreren Produktionsbereichen ein Optimierungspotenzial zwischen verfügbarer und benötigter Wärmeenergie.. Während z. B. im Bereich der Thermoölanlage überschüssige Prozesswärme zur Verfügung stand, benötigten andere Prozesse gleichzeitig Wärme – insbesondere für die Erwärmung von Vorlagewasser für Reaktoren.
Ziel war es, eine maßgeschneiderte Lösung zur Wärmerückgewinnung zu entwickeln, bei der die überschüssige Energie gezielt genutzt werden kann, anstatt diese ungenutzt abzuführen. Die Konzeptidee:
Über einen Sekundärkreislauf soll die überschüssige Wärme aus der Thermoölanlage ausgekoppelt und in einem Schichtspeicher auf Prozesswasser übertragen werden. Dieses vorgewärmte Wasser steht dann als Vorlage für die Reaktoren zur Verfügung – und spart so sowohl Dampf als auch Erdgas.
Um die Machbarkeit dieser Lösung zu prüfen, wurde eine Konzeptplanung beauftragt. Aufgrund unvollständiger Datenlage mussten zunächst Bilanzgrenzen definiert und Messdaten ergänzt oder geschätzt werden, bevor die weitere Planung erfolgen konnte.
Vorgehen: Planung der Wärmerückgewinnung mit Bilanzierung, Scanning und 3D-Modell
Ausgehend von der Konzeptidee wurde im Rahmen der Entwurfsplanung die Wärmeverfügbarkeit bilanziert – in drei Lastfällen:
- minimale
- durchschnittliche
- maximale Wärmeverfügbarkeit
Dies war notwendig, da der Wärmeüberschuss prozessbedingt schwankt. Auf dieser Basis wurden die Hauptapparate grob ausgelegt, die Betriebsgrenzen ermittelt und ein erstes Aufstellungskonzept für die neue Wärmerückgewinnung erstellt.
Besonderheiten:
Im Bereich der Thermoölanlage herrschen sehr beengte Platzverhältnisse. Um die Integration der neuen Technik präzise planen zu können, wurde die vorhandene Anlage während des laufenden Betriebs mittels Laserscan erfasst – unter Berücksichtigung des Explosionsschutzes. Das Freimessen erfolgte mit mobilen Gasdetektoren.
Warum Wärmerückgewinnung wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll ist
Wärmerückgewinnung bedeutet, Energie, die im Prozess ohnehin anfällt, gezielt weiterzuverwenden – z. B. zum Erwärmen von Prozesswasser oder als Energiequelle für andere Anlagenbereiche.
Das reduziert:
- Dampf- und Gasverbrauch
- Kosten
- CO₂-Emissionen
Und verbessert gleichzeitig:
- die Anlageneffizienz
- die Verfügbarkeit von Medien
- den Gesamtwirkungsgrad
Besonders in Anlagen mit stark variierenden Lasten oder eingeschränkten Platzverhältnissen bietet ein gut geplantes Wärmerückgewinnungssystem eine wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Lösung.
Eingesetzte Tools und Software:
- Laserscanner zur Erfassung der Bestandsanlage
- MS Office zur Bilanzierung und Wirtschaftlichkeitsrechnung
- AutoCAD Plant P&ID und Plant 3D zur Planung und Visualisierung
Ergebnisse: Effiziente Wärmerückgewinnung trotz variabler Lasten und Platzmangel
Die durchgeführte Entwurfsplanung hat die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit der Wärmerückgewinnung bestätigt. Die ursprüngliche Konzeptidee konnte validiert und sinnvoll erweitert werden.
Konkret erreicht wurde:
- Eine detaillierte Wärmebilanz unter realistischen Betriebsbedingungen
- Ein wirtschaftlich tragfähiges Konzept mit voraussichtlicher Amortisationszeit von ca. 11 Jahren
- Ein Schichtspeichersystem, das die Energie effizient puffert und platzsparend integriert wurde
- Eine deutliche Entlastung der bestehenden Dampferzeugung und Kühlwasseranlagen
Zentrale Herausforderungen:
- Teilweise fehlende Messdaten, die durch sinnvolle Annahmen auf Basis vergleichbarer Prozesse ersetzt wurden
- Ein Batch-Betrieb, der eine kontinuierliche Wärmenutzung erschwert – gelöst durch einen zentralen Pufferspeicher
- Die engen Platzverhältnisse im Brownfield – gelöst durch präzise 3D-Erfassung und digital simulierte Aufstellkonzepte
Empfehlungen: Worauf es bei der Planung von Wärmerückgewinnungsanlagen ankommt
Was sich bewährt hat:
- Die Möglichkeit, in diesem konkreten Anwendungsfall kostengünstige GFK-Behälter anstelle von Edelstahl einzusetzen
- Der Einsatz eines Schichtspeichersystems, das trotz Platzmangel eine flexible Wärmenutzung ermöglicht
Empfehlungen für vergleichbare Projekte:
- Eine vollständige Wärmebilanz ist essenziell – inklusive der Analyse der Prozessgleichzeitigkeiten
- Die Bilanzgrenzen sollten praxisnah gewählt werden, insbesondere bei komplexen Bestandsanlagen
- Mögliche zukünftige Umbauten innerhalb des Bilanzraums sollten frühzeitig mitgedacht werden
Grundlagen: Wie funktioniert eine Wärmerückgewinnung in der Prozessindustrie?
Bei einer Planung zur Wärmerückgewinnung werden zunächst alle Energie- und Stoffströme im Prozess analysiert. Dabei wird erfasst, wo überschüssige Wärme entsteht – und wo sie im Prozess sinnvoll genutzt werden kann.
In diesem Projekt:
- wurden zunächst alle relevanten Betriebsdaten gesammelt bzw. durch sinnvolle Annahmen ergänzt
- entstand auf dieser Basis eine belastbare Bilanz
- wurden Hauptapparate definiert, skizziert und in ein Konzept überführt
- erfasste man per Laserscan die reale Einbausituation, um die Integration exakt planen zu können
Das Ergebnis ist eine praxisnahe Planung, mit der Energie effizient zurückgewonnen und bestehende Systeme gezielt entlastet werden können.
