Alle reden vom Strom – Was ist mit der Abwärme?
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Alle reden vom Strom – Was ist mit der Abwärme? Regionalforum Wittgenstein Kreuztal 28.11.2013 saller GmbH 7 Mitarbeiter mit zusammen mehr als 100 Jahren Erfahrung als Projektingenieur und Organisationsberater über 300 Projekte in den unterschiedlichsten Branchen 2 Projekte wurden mit Effizienzpreisen ausgezeichnet Beratungspartner der Deutschen Materialeffizienzagentur (demea) seit der ersten Stunde Zusammenarbeit mit der Effizienzagentur NRW seit 2001 in über 200 Projekten Betreuung von Kunden bei mehr als 300 Audits Referenten in bundesweiten Ressourceneffizienzschulungen des ZRE/VDI Referenten für die Technische Akademie Wuppertal für Energiemanager und Auditoren Mitglied im VDI Arbeitskreis Energieanwendungstechnik Lehrauftrag Hochschule Emden „Energieeffizienz im Produktionsunternehmen“ © saller GmbH prozesse | energie | material 2 Unsere Leistungen Klassische Energieberatung Produktionsintegrierte Energieberatung Energieprognosen Energiemessnetze Energieeffizienz Materialeffizienz Prozesseffizienz Materialeffizienzberatung DEMEA Stoffstrommanagement Ressourcenkostenrechnung Managementsysteme PIUS-Check Unterstützung bei gesetzlichen Aufgaben © saller GmbH prozesse | energie | material 3 Referenzen & Kooperationspartner © saller GmbH prozesse | energie | material 4 Prozesseffizienz Managementsysteme ... zur Unterstützung einer effizienten und prozesssicheren Organisation Ressourcenkostenrechnung ... Kostentransparenz entlang der Prozesskette PIUS-Check/Effizienz-Check ... Produktgestaltung und Prozessoptimierung © saller GmbH prozesse | energie | material 5 Strategien zur Erhöhung der Energieeffizienz Vermeidung unnötigen Verbrauchs – – – – Ausschalten von Anlagen Drehzahlregelung von Ventilatoren, Pumpen, … Vermeidung Verdunstungsverluste, Anpassung Temperaturen und Drücke Integration Tageslicht Erhöhung der Nutzungsgrade – sorgfältige Instandhaltung – angemessene Anlagendimensionierung und Vergleichmäßigung des Durchsatzes – Kraft-Wärme-Kopplung und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung Senkung des spez. Nutzenergiebedarfs – Verzicht auf Pneumatik und Hydraulik – Verfahrensänderungen – Einsatz regenerativer Energieträger Energierückgewinnung – Wärmerückgewinnung – Integration von Prozessabwärme in Raumheizung © saller GmbH prozesse | energie | material 6 Materialeffizienz Entwicklung der Produktivität seit 1960 Arbeit 3,5* Material 2,0* Energie 1,5* 1960 2000 Quelle: Statistisches Bundesamt © saller GmbH Ansatzpunkte zur Verbesserung der Materialproduktivität Produkt Produktionsprozess Produktionsumfeld (Transport, Lager, Verpackung) *gestiegen um jeweiligen Faktor prozesse | energie | material Grobanalyse Datenabfrage Erste Bilanzierung Detailanalyse Messungen Auswertungen Maßnahmendefinition Welche Maßnahmen Bewertung der Maßnahmen 7 Gesetzliche Aufgaben Vorschriftenverzeichnis „Umwelt-, Energie- und Arbeitsschutzrecht“ Zusammenstellung aller relevanten Vorschriften in einem unternehmensindividuellen Verzeichnis Aktualisierungsdienst Unterstützung bei der Umsetzung Beauftragtenwesen Übernahme folgender Beauftragtenfunktionen Sicherheitsfachkraft Abfallbeauftragter Gefahrgutbeauftragter Gewässerschutzbeauftragter Immissionsschutzbeauftragter Gefahrstoffbeauftragter Genehmigungen gem. BImSchV und WHG Erstellung von Antragsunterlagen Behördenmanagement Unterstützung bei der Erfüllung von Nebenbestimmungen © saller GmbH prozesse | energie | material 8 Übersicht Warum wird immer nur über Strom gesprochen? Was ist bei Wärme zu beachten (oder die Tücken der Thermodynamik)? Wie können Möglichkeiten für eine Wärmerückgewinnung erkannt werden? Was ist bei der Auslegung einer Wärmerückgewinnung zu beachten? Beispiele Was sollten Sie mit nach Hause nehmen von diesem Vortrag? © saller GmbH prozesse | energie | material Energiemenge vs. Energiekosten in KMU Strom Erdgas 100% 80% Anteil 60% 40% 20% 0% Energiemenge © saller GmbH prozesse | energie | material Energiekosten Energiemenge vs. Energiekosten in KMU Strom Erdgas 100% 80% Anteil 60% 40% 20% 0% Energiemenge © saller GmbH prozesse | energie | material Energiekosten Historische Rohölpreise Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2006 © saller GmbH prozesse | energie | material Ölpreissteigerung letzte 20 Jahre (Kaufkraft $ 2007) 80,00 Preissteigerung letzte 20 Jahre 1,3774 / 18,872 = 70,00 7%/a 60,00 50,00 y = 1,3774x + 18,872 Ölpreis in 40,00 $/barrel (Kaufkraft 2007) 30,00 20,00 seit 1960 durchschnittlich 7,5 10,00 %/a 0,00 1987 1992 Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2006 © saller GmbH prozesse | energie | material 1997 2002 2007 Strompreisentwicklung für KMU Strompreisentwickung 0,16 0,14 Preissteigerung letzten 12 Jahre y = 0,0071x + 0,0305 0,12 Strompreis KMU inkl. Steuerliche Lasten und Abgaben in €/kWh ca. 15 %/a 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 2000 © saller GmbH 2001 2002 prozesse | energie | material 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Übersicht Warum wird immer nur über Strom gesprochen? Was ist bei Wärme zu beachten (oder die Tücken der Thermodynamik)? Wie können Möglichkeiten für eine Wärmerückgewinnung erkannt werden? Was ist bei der Auslegung einer Wärmerückgewinnung zu beachten? Beispiele Was sollten Sie mit nach Hause nehmen von diesem Vortrag? © saller GmbH prozesse | energie | material „Entstehung“ von Abwärme Erster Hauptsatz der Thermodynamik: Energieerhaltungssatz „alle Energien sind gleich“ Strom 50 % Unternehmen Abwärme 100 % Erdgas 50 % Alle ins Unternehmen „hineingehenden“ Energien verlassen das Unternehmen als Abwärme! © saller GmbH prozesse | energie | material Charakterisierung von Abwärme Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik: Richtung von Prozessen „einige Energien sind gleicher“ Strom 100 % Heizung Wärme 100 % Wärme 100 % Kraftwerk Strom 30 (?) % Bei (Ab-)Wärme sind zwei Größen entscheidend: MENGE (z. B. kWh) bzw. Leistung (MW) und Laufzeit © saller GmbH prozesse | energie | material UND TEMPERATUR Übersicht Warum wird immer nur über Strom gesprochen? Was ist bei Wärme zu beachten (oder die Tücken der Thermodynamik)? Wie können Möglichkeiten für eine Wärmerückgewinnung erkannt werden? Was ist bei der Auslegung einer Wärmerückgewinnung zu beachten? Beispiele Was sollten Sie mit nach Hause nehmen von diesem Vortrag? © saller GmbH prozesse | energie | material Anforderungen an „gute“ Abwärmequellen Möglichst hohe Temperatur: – Eignung zur Stromerzeugung? – Ersatz von Prozesswärme höherer Temperatur? – Ersatz von Niedertemperaturwärme muss wenigsten möglich sein! Möglichst gebunden an einen „konzentrierten“ Massenstrom – Thermalöl oder ähnliches – (Kühl-)Wasser – Abgasstrom Möglichst „abgeschirmter“ Anfall / geschlossener Bereich – Keine diffusen Abwärmebereiche Abwärmeleistung steht gleichmäßig (kontinuierlich) an – Kontinuierliche Auslastung der Abwärmequelle – Gleichbleibendes Temperaturniveau © saller GmbH prozesse | energie | material Problem Für eine Abwärmenutzung ist NICHT die Wärme abgebende Anlage entscheidend, sondern die Wärme aufnehmende Anlage! © saller GmbH prozesse | energie | material Anforderungen an die Wärme aufnehmende Anlage Temperatur sollte geringer sein als die Abwärmetemperatur – direkte Nutzung möglich – ansonsten zusätzliche Technik (z. B. Wärmepumpe) erforderlich In der Wärme aufnehmenden Anlage kann ein „hochwertiger“ Energieträger ersetzt werden – entweder Stromerzeugung oder – Ersatz von Stromverbrauch oder – anderer Energieträger muss ersetzt werden Ggfs. neue Anwendungen „finden“, die bisher nicht „beheizt“ waren… Leistungsverläufe der Wärme abgebenden Anlage und der Wärme aufnehmenden Anlage müssen zeitlich übereinstimmen! © saller GmbH prozesse | energie | material Übersicht Warum wird immer nur über Strom gesprochen? Was ist bei Wärme zu beachten (oder die Tücken der Thermodynamik)? Wie können Möglichkeiten für eine Wärmerückgewinnung erkannt werden? Was ist bei der Auslegung einer Wärmerückgewinnung zu beachten? Beispiele Was sollten Sie mit nach Hause nehmen von diesem Vortrag? © saller GmbH prozesse | energie | material Abwärmeangebot (ganzjährig) © saller GmbH prozesse | energie | material Heizwärmebedarf (Winter) © saller GmbH prozesse | energie | material Tatsächliche „Wärmerückgewinnung“ Wärmerückgewinnung © saller GmbH prozesse | energie | material Übersicht Warum wird immer nur über Strom gesprochen? Was ist bei Wärme zu beachten (oder die Tücken der Thermodynamik)? Wie können Möglichkeiten für eine Wärmerückgewinnung erkannt werden? Was ist bei der Auslegung einer Wärmerückgewinnung zu beachten? Beispiele Was sollten Sie mit nach Hause nehmen von diesem Vortrag? © saller GmbH prozesse | energie | material Wärmerückgewinnung aus Kühlwasser Grau Rot © saller GmbH prozesse | energie | material = Bestand = neu Erwartete Energieeinsparung Referenzszenario: nur neuer Heizkessel (ohne ONI-Ertüchtigung etc.) © saller GmbH prozesse | energie | material Wirtschaftlichkeitsrechnung © saller GmbH prozesse | energie | material Realisierung Integration der 3.-I-Anlage in die bestehende „ONI-Kühlung“. Ertüchtigung ONI-Anlage auf 36+ °C Rücklauftemperatur ( 36+ °C Vorlauftemperatur Heizungskreis). Integration „Kompressorabwärme“ in Heizwärmebereitstellung („parallel“ zur Heizung) in zweitem Realisierungsschritt. Konzept lässt höchste Einsparung bei „Heizenergiekosten“ erwarten (geplant 50 % - tatsächlich erreicht 66 %). Stat. Amortisationszeit der Gesamtmaßnahme unter 4 Jahren © saller GmbH prozesse | energie | material Übersicht Warum wird immer nur über Strom gesprochen? Was ist bei Wärme zu beachten (oder die Tücken der Thermodynamik)? Wie können Möglichkeiten für eine Wärmerückgewinnung erkannt werden? Was ist bei der Auslegung einer Wärmerückgewinnung zu beachten? Beispiele Was sollten Sie mit nach Hause nehmen von diesem Vortrag? © saller GmbH prozesse | energie | material Das sollten Sie mit nach Hause nehmen … Die Historie zeigt, dass auch im Wärmebereich mit erheblich steigenden Preisen (und damit Kosten) zu rechnen ist. Wärmerückgewinnung ist eine Möglichkeit, dieses Preisrisiko zu senken und aus wirtschaftlicher Sicht auch als sehr lukrativ anzusehen. Unternehmensübergreifende Kooperationen sind oft sinnvoll, da branchenspezifisch Unternehmen mit tendenziellem Abwärmeüberschuss Unternehmen mit tendenziellem Wärmebedarf „beliefern“ können. Die Auslegung einer Wärmerückgewinnung in produzierenden Unternehmen bedarf sorgfältiger Untersuchungen für einen wirtschaftlichen Erfolg. © saller GmbH prozesse | energie | material Kontakt Jens Schmidt Bielsteiner Straße 66 51674 Wiehl Tel. 02262 70755-11 Fax 02262 70755-29 Mobil 0171 1772928 www.drsaller.com Dr. Gerhard Saller Bielsteiner Straße 66 51674 Wiehl Tel. Fax 02262 70755-22 02262 70755-29 www.drsaller.com © saller GmbH prozesse | energie | material 33
