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  • Im Gespräch mit Dr. Clemens Rohde und Dr. Simon Hirzel

    Viele Prozesse in der Industrie, aus thermischen Kraftwerken und der Abfallverbrennung bieten Möglichkeiten für eine Nutzung von Abwärme, die wieder in den Betrieb einfließen, zur Strom- oder Kälteerzeugung genutzt oder in ein Fernwärmenetz eingespeist werden kann. Moderne Nutzungskonzepte meistern dabei die technischen Herausforderungen und ermöglichen so eine umwelt- und ressourcenschonende Fernwärmegewinnung. So können Industrieunternehmen eine deutliche CO2-Reduzierung ihres Betriebs herbeiführen und einen wesentlichen Beitrag zur Wärmewende leisten.

    Herr Dr. Rohde und Herr Dr. Hirzel, gibt es eigentlich eine allgemeingültige Definition von industrieller Abwärme?
    Eine umfassende Definition gibt es nicht, aber bei der Diskussion industrieller Abwärme geht es im Kern darum, bislang ungenutzte Wärmeströme aus industriellen Prozessen zu verwerten. Zunächst einmal, um den Primärenergieeinsatz möglichst gering zu halten und darüber hinaus natürlich, um die Energiekosten zu minimieren. Per Definition kann man unter industrieller Abwärme Wärme verstehen, die als Nebenprodukt von Industrieprozessen derzeit ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, die aber einen künftigen Nutzen haben könnte. Bei dieser eher technischen Sichtweise berücksichtigt man erst einmal nicht, in wieweit dies technisch sinnvoll oder auch wirtschaftlich tragfähig ist.

    In welchen Branchen und Betrieben fällt diese Abwärme besonders an?
    Die meiste Abwärme fällt mengenmäßig in energieintensiven Unternehmen an. Dort gibt es zum Beispiel in der chemischen Industrie schon eine umfassende Nutzung von Abwärme durch eine Wärmeintegration der verschiedenen Prozesse. Allerdings findet man in fast allen Unternehmen interessante Möglichkeiten Abwärme zu nutzen. Beispielsweise kann die Abwärme von Druckluftkompressoren recht einfach die Raumwärmebereitstellung unterstützten

    „Per Definition kann man unter industrieller Abwärme Wärme verstehen, die als Nebenprodukt von Industrieprozessen derzeit ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, die aber einen künftigen Nutzen haben könnte.“

    Was macht eine Nutzung dieser Abwärme für die Industriebetriebe so interessant?
    Wie bereits angeklungen ist das Argument „Geldbeutel“, d. h. geringere Energiekosten, sicherlich entscheidend für viele Unternehmen. Besonders interessant wird es auch, da es von der Bundesregierung seit einigen Jahren finanzielle Förderungen auch für den Bereich Abwärme gibt. Darüber hinaus kann man aber auch beobachten, dass das Thema Klimaneutralität in den letzten Jahren verstärkt in den Managementebenen aufgegriffen wird, die damit das gesamtgesellschaftliche Engagement ihrer Firmen auch in der Außendarstellung verankern - sicherlich auch um Kunden an sich zu binden. Neben der Nutzung von Erneuerbaren Energien ist die Verbesserung der Energieeffizienz dafür eine zentrale Säule. Da ist der Weg zur Abwärmenutzung als Effizienzverbesserung dann natürlich nicht mehr weit.

    Und worin besteht die größte Herausforderung die Abwärme zu nutzen?
    Wenn Abwärme über zwei Prozesse hinweg genutzt wird, schaffe ich eine Abhängigkeit zwischen diesen Prozessen. Ich muss unter Umständen sicherstellen, dass die Prozesse auch unabhängig voneinander betrieben werden können. Dann muss ich Reservekapazitäten bereithalten, die die Prozesse voneinander entkoppeln. Noch komplexer wird es, wenn die Abwärme nicht nur über zwei Prozesse, sondern über die Unternehmensgrenze hinweg genutzt wird. Dann kommen zu den technischen Herausforderungen noch die vertraglichen Regelungen hinzu. Das Abwärme annehmende Unternehmen begibt sich in eine Abhängigkeit eines anderen Unternehmens, dessen Geschäftsmodell nicht die Lieferung von Abwärme ist.

    Herr Dr. Rohde, Sie haben 2013 eine viel beachtete Studie zu dem Thema erstellt. Was hat sich seitdem in dem Bereich aus Ihrer Sicht getan? Wo sehen Sie hier noch Potenzial?
    In den letzten acht Jahren hat sich tatsächlich einiges getan. So hat sich beispielsweise aus systemischer Sicht die geographische Auflösung von Abwärmeanalysen deutlich verbessert, technische Entwicklungen u.a. im Bereich Wärmepumpen als Abwärmenutzungsmöglichkeit wurden vorangetrieben, die besagte Förderung wurde etabliert, es finden sich deutlich mehr Anwendungsbeispiele und mehr Bewusstsein für das Thema, etc. Für Fortschritte in den Unternehmen sorgt sicherlich auch die Energieauditpflicht. Demnach müssen große Unternehmen entweder regelmäßige Energieaudits durchführen oder alternativ Energiemanagementsysteme etablieren. Beides führt zu höherer Transparenz beim Energieverbrauch und es dadurch Abwärmenutzungsmöglichkeiten auch besser erkannt. Wenn Sie nach weiteren Potentialen fragen, gibt es hier aber sicherlich noch Luft nach oben durch eine breitere Nutzung aber auch für die Technologieentwicklung. Aktuell endet die Abwärmenutzung häufig am eigenen Betriebszaun, bei der Umwandlung von Abwärme in elektrische Energie gibt es technisches und wirtschaftliches Entwicklungspotential und wir sind noch weit von so etwas wie einer durchgängigen und selbstverständlichen Nutzung oder - wo möglich - Vermeidung von Abwärme entfernt. Das Thema wird uns also so schnell nicht loslassen.

    Bisher musste die Wärme stets in relativer Nähe der Wärmequelle, aber stets leitungsgebunden, auch verbraucht werden und z. B. über ein Fern- und Nahwärmenetz verteilt werden. Nun gibt es innovative Ideen wie Kraftblock. Wie sehen Sie das aus wissenschaftlicher Sicht?
    Die zeitliche und räumliche Entkopplung der Prozesse überwindet einige der wesentlichen Herausforderungen der Abwärmenutzung. Hier wird sich zeigen müssen, ob das Verfahren im breiten Einsatz wirtschaftlich und praktikabel ist. Spannend sind auch aktuelle Entwicklungen, statt eines dezidierten Wärmenetzes das Abwassernetz zum Transport der Abwärme zu Nutzen. Hier gibt es auch schon entsprechende Modellprojekte. Durch solche innovativen Verfahren können mehr Beteiligte an einem System der Wärmeintegration teilnehmen und so die energetischen Potentiale voll nutzen. Die Potentiale der Abwärmenutzung dürfen aber keine Ausrede für mangelnde Energieeffizienz sein!

    Dr. Rohde und Dr. Hirzel, wir danken Ihnen für das Gespräch.

    Zu den Personen

    Dr. Clemens Rohde

    Dr. Clemens Rohde ist seit 2012 Leiter des Geschäftsfelds Energieeffizienz im Competence Center Energietechnologien und Energiesysteme am Fraunhofer ISI. Seit September 2010 ist er dort wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter. Seit Juli 2020 ist er zudem stellvertretender Leiter des Competence Centers Energietechnologien und Energiesysteme.

    Er ist Lehrbeauftragter für Energie- und Ressourceneffizienz an der Technischen Universität Darmstadt.

    Seine Forschungsgebiete umfassen die Entwicklung und Evaluierung von Instrumenten zur Verbesserung der Energieeffizienz in den privaten Haushalten, im Gewerbe und in der Industrie sowie die Bewertung und Analyse von Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz in den genannten Sektoren. Fragestellungen der Finanzierung und der Bewertung von Multiple Benefits von Energieeffizienz bilden einen weiteren Forschungsschwerpunkt.

    Dr. Rohde studierte an der Technischen Universität Darmstadt Bauingenieurwesen, wo er Ende 2002 als Diplom-Ingenieur sein Studium abschloss. Anschließend war er bis 2007 am Fachgebiet Abfalltechnik der Technischen Universität Darmstadt als wissenschaftlicher Mitarbeiter in nationalen und internationalen Forschungsprojekten tätig. Schwerpunkte seiner Arbeit waren die Abfallwirtschaft und -technik sowie die Ökobilanzierung in der Produktentwicklung und in der Abfallwirtschaft. Im Jahr 2007 wurde er zum Doktor-Ingenieur promoviert. Anschließend arbeitete er für drei Jahre als Dekanatsreferent am Fachbereich Bauingenieurwesen und Geodäsie der Technischen Universität Darmstadt.

    Dr. Simon Hirzel

    Dr. Simon Hirzel ist seit 2008 Projektleiter und wissenschaftlicher Mitarbeiter im Geschäftsfeld Energieeffizienz des Competence Centers Energietechnologien und Energiesysteme am Fraunhofer ISI. Seit 2020 ist er dort zudem als Fraunhofer-Forschungsmanager aktiv.

    Seine Arbeitsschwerpunkte liegen im Bereich der Energieeffizienz in Gewerbe und Industrie sowie bei Produkten. Er befasst sich insbesondere mit der qualitativen und quantitativen Bewertung von Technologien zur Verbesserung der Energieeffizienz, mit Hemmnissen und Erfolgsfaktoren für deren Einsatz sowie mit der Gestaltung und Evaluierung von Instrumenten der Energieeffizienzpolitik.

    Vor seiner Tätigkeit am Fraunhofer ISI studierte Dr. Hirzel Wirtschaftsingenieurwesen mit der Fachrichtung „Verfahrens- und Umwelttechnik“ an der Technischen Universität Kaiserslautern. Parallel zu seiner Tätigkeit am Fraunhofer ISI wurde er an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen promoviert. In seiner Doktorarbeit befasste er sich mit der „Analyse und Bewertung industrieller Energieeffizienzmaßnahmen“ (Lehrstuhl für Operations Management, Prof. Walther).

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