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Industrial Thermal Energy Recovery Conversion and Management

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Ob warm wie ein Sommertag oder heiß wie Lava: Industrielle Abwärme nicht länger verschwenden!

Industrielle Abwärme hat viele verschiedene Quellen. Infolgedessen ist von der Wärmerückgewinnungs- und Abwärmenutzungstechnik ein riesiger Betriebstemperaturbereich abzudecken. EU-finanzierte Innovationen haben für jeden etwas zu bieten, wobei das hohe Marktpotenzial dieser Lösungen oft in die Schlagzeilen kommt.

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Energievorschriften werden immer strenger und verfolgen das Ziel, Emissionen zu verringern sowie Nachhaltigkeit und Energiesicherheit zu verbessern. Wärmerückgewinnungssysteme können die bei Industrieprozessen erforderliche Energie kompensieren bzw. können diese, wenn sie nicht gebraucht wird, auch in Strom- oder Wärmeverteilungsnetze abgeben. Das EU-finanzierte Projekt I-ThERM verfolgte das Ziel, innovative sofort betriebsbereite Wärmerückgewinnungs- und -umwandlungslösungen mit einem Energierückgewinnungspotenzial innerhalb des Temperaturspektrums von 70 bis 1 000 °C zu entwickeln. Mithilfe dieser Technologien wird Europa den Energieverbrauch und die Emissionen in der Industrie senken und gleichzeitig die Wettbewerbsposition in zahlreichen Industriezweigen sowie auf dem großen globalen Wärmerückgewinnungsmarkt verbessern können.

Ein Portfolio aus lauter sofort betriebsbereiten Produkten

Dazu erläutert Savvas Tassou, Projektkoordinator und Leiter des Institute of Energy Futures, Brunel University London: „Im Rahmen von I-ThERM wurden zwei Wärmerückgewinnungstechnologien für Betriebstemperaturen zwischen 200 und 1 350 °C konzipiert sowie zwei Wärme-Kraft-Technologien mit Betriebstemperaturen von 70 bis 1 000 °C entwickelt. Alle vier technischen Varianten werden mit kontinuierlicher Überwachung der wichtigsten Leistungsparameter und automatischer Anpassung in Echtzeit unterstützt.“ Das Projekt brachte außerdem das Instrumentarium EINSTEIN, mit dem eine schnelle Bewertung der Durchführbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Wärmerückgewinnung und -nutzung erfolgen kann, mit den I-ThERM-Technologien auf den neuesten Stand. Der Wärmerohr-Kondensationsvorwärmer (200-500 °C) von I-ThERM soll die Effizienz der Wärmerückgewinnung aus Kesseln und Verbrennungsabgasen erhöhen. Er kann 10-25 % mehr Energie zurückgewinnen als nicht kondensierende Vorwärmer und eignet sich besonders gut für „verschmutzte“ und säurehaltige Abgase der Petrochemie sowie der Zement-, Glas-, Stahl- und Lebensmittelindustrie. Auch die Eisen- und Stahlindustrie könnte enorm von einem flachen Wärmerohrsystem (Flat Heat Pipe System, FHPS) profitieren, das zur Rückgewinnung der Strahlungswärme von Produkten entwickelt wurde, die auf einem Förderband von einer Temperatur von 1 350 °C auf 300 °C abkühlen. Das System des Trilateral-Flash-Cycle (TFC) eignet sich insbesondere in den Industriezweigen Lebensmittel und Getränke, Zellstoff und Papier, Petrochemie und Metall für die Umwandlung der Wärme aus Niedertemperatur-Abwärmeströmen (70-200 °C) in Strom/Kraft. Das Trilateral-Flash-Cycle-System hat ein höheres Wärmerückgewinnungspotenzial und eine höhere Leistungsabgabe pro Wärmeeinheit als konventionelle Systeme mit Rankine-Kreislauf mit organischem Fluidum. Tassou erläutert dazu: „Der Abwärme-Kraft-Kreislauf mit überkritischem CO2 (sCO2) verkörpert eine einzigartige Technologie und ist das erste vollständige System, das in Europa in Betrieb ist. Diese Technik hat die Hochtemperatur-Abwärme (400-1 000 °C) in der Stahl-, Zement-, Glas- und petrochemischen Industrie im Visier.“ Die elektrische Leistung der Technologien mit Trilateral-Flash-Cycle und überkritischem Kohlenstoffdioxid beträgt 100 Kilowatt elektrisch (kWe) bzw. 50 kWe.

Innovation, die wahrgenommen wird

Drei der vier Technologien wurden innerhalb des Innovationsradars der Europäischen Kommission aufgegriffen, welcher die vielversprechendsten Neuerungen und die an der Innovation Beteiligten ermittelt und fachkundige Beratung bei der Markteinführung bietet. Sein Ziel ist, „einen stetigen Strom vielversprechender Technologieunternehmen zu schaffen, die sich zu den industriellen Spitzenreitern der Zukunft entwickeln können“, und das I-ThERM-Konsortium zählt zu diesen Unternehmen. Savvas fasst zusammen: „Die Technologien mit flachem Wärmerohr, Trilateral-Flash-Cycle und überkritischem Kohlenstoffdioxid sind völlig neu, derzeit ohne unmittelbare Konkurrenz und wurden vom Innovationsradar als Unternehmung mit hohem Marktpotenzial anerkannt. Das Projekt hat in Europa bereits bedeutendes Interesse an den Technologien mit Trilateral-Flash-Cycle und überkritischem Kohlenstoffdioxid geweckt.“ In zahlreichen Industriezweigen Europas und auch anderswo könnte die Bezeichnung „Abwärme“ schon bald unzutreffend sein.

Schlüsselbegriffe

I-ThERM, Abwärme, Energie, Wärmerückgewinnung, Abwärmerückgewinnung, sCO2, Innovationsradar, EINSTEIN, Wärmerohr mit kondensierendem Vorwärmer, flaches Wärmerohrsystem, System mit trilateralem Flashzyklus, Trilateral-Flash-Cycle, Rankine-Kreislauf mit organischem Fluidum, überkritisches CO2

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