Prozesswärme und Solarthermie – zwei vereinte Riesen

Mai 29th, 2013

Prozesswärme ist ein wichtiger Begriff in der Industrie. Er spielt in zahlreichen Verarbeitungsschritten eine wesentliche Rolle und ist daher auch einer der großen Kostenfaktoren. Grund genug um hier über Einsparmöglichkeiten nachzudenken, die sich auf die verschiedenen Bereiche Reinigen, Trocknen, Färben, Bleichen, Pasteurisieren oder sogar Schmelzen und andere beziehen. Die Möglichkeiten der Anwendung der Solarthermie haben sich hier bereits deutlich verbessert. Die Anwendungsdichte hängt jedoch weit hinter dem eigentlichen Potenzial hinterher. Aus diesem Grund sollen die Möglichkeiten vom Zusammenspiel der Solarthermie und der Prozesswärme einmal genauer betrachtet werden.

Die Nutzung der Solarthermie im Bereich der Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung ist bereits weitreichend bekannt. Dieses Prinzip lässt sich so auch auf die Prozesswärme übertragen um die Sonnenwärme auch für die industriellen beziehungsweise gewerblichen Prozesse zu verwenden. Schon jetzt gibt es verschiedene Projekte zur Nutzung der Solarthermie in der Fernwärmeversorgung. Im Rahmen der IBA wurde beispielsweise ein Projekt der Hamburg Energie umgesetzt. Die Solarthermieanlage ist derzeit die größte Anlage mit Vakuumröhrenkollektoren in Deutschland und befindet sich auf dem ehemaligen Flakbunger in Hamburg-Wilhelmsburg. Zusammen mit einem Biomasse Blockheizwerk liefert sie für insgesamt 3000 Wohnungen in der Umgebung Fernwärme. Sie ist jedoch bei weitem nicht die einzige derart große Solarthermieanlage in Deutschland. Schon 2007 wurde eine Anlage mit einer Kollektorfläche von insgesamt 1330m2 installiert. Sie wurde neben der Heizungsunterstützung auf für die Prozesswärmeversorgung und die Büroraumkühlung im Sommer verwendet.

Prozesswärme in der Brauerei

Fernwärme ist bei weitem nicht das einzige Anwendungsgebiet der Solarthermie in der Industrie. Die Hütt-Brauerei in Kassel-Baunatal wie auch die Privatbrauerei Hofmühl unterstützen zum Beispiel die Erwärmung ihres Wassers im Brauprozess mit Solarthermieanlagen. So können Sie ihren Wasser- wie auch Ölbedarf deutlich reduzieren. Diese Projekte treffen auch die heutigen Kundenbedürfnisse, da viele Kunden grüne Projekte in der Herstellung und damit eben auch die Nutzung von Solarthermie in der Prozesswärme sowie anderes ökologisches Engagement fordern. Es ist jedoch entscheidend die Wirtschaftlichkeit des jeweiligen Prozesses zu betrachten und in den Überlegungen zu berücksichtigen.

Im Allgemeinen bieten die Prozesse in der Brauerei hervorragende Voraussetzungen für die Nutzung der Solarthermie. Der maximale Wärmebedarf besteht im Sommer und damit gerade dann, wenn auch die meiste Sonnenenergie verfügbar ist. So decken sich Bedarf und Verfügbarkeit in der Prozesswärme hervorragend ab. Die Hofmühlbrauerei produziert im Vergleich zum Winter beispielsweise doppelt so viel Bier im Sommer. Sie verfügt über 835m2 Vakuumröhrenkollektoren, die auf zwei historischen Gebäuden sowie einer neuen Lagerhalle installiert wurde. Alle Felder sind hierbei nach Südwesten ausgerichtet und in einer Kollektorneigung zwischen 23° und 26° ausgerichtet wurden.

Auf dem Weg zur grünen Fabrik

Mit dem Einsatz der Solarthermie in der Prozesswärme in den Brauereien sind die Möglichkeiten jedoch längst noch nicht beendet. Auch in der Automobilindustrie gibt es Anwendungsmöglichkeiten. Die benötigte Temperatur des Wärmenetzes in den Vorbehandlungsbädern liegt beispielsweise zwischen 90°C und 110°C und damit in einem Bereich, der auch über eine solarthermische Anlage problemlos bereitgestellt werden kann. Zukünftig wird es laut Dr. Kersten Christoph Link (Technik-Vorstand der Eisenmann AG) jedoch nicht mehr ausreichend sein einzelne Prozessschritte mit erneuerbaren Energien zu ergänzen. Es ist unausweichbar die gesamte Fabrik grün zu gestalten, denn erst dann wird ein wirklich umweltfreundlichen Endprodukt geboten. Bisher ist nur wenigen bewusst wie weit der Bedarf an Prozesswärme tatsächlich ist. Jeder ist auf die Nutzungs von Strom aus erneuerbaren Energien fokussiert, dabei bieten die anderen Bereiche mindestens ebenso gute Möglichkeiten.

Markus Hachmöller ist der Projektverantwortliche der Eisenmann AG im Bereich der Planung und Umsetzung der Anlagentechnik in Zusammenarbeit mit der Ritter XL Solar GmbH. Schon jetzt wurden gemeinsam zahlreiche Projekte in diesem Bereich unter Verwendung von Vakuumröhrenkollektoren realisiert. Die durchschnittliche Bruttokollektorfläche der Anlagen liegt bisher zwischen 400m2 und 500m2, doch auch größere Projekte sind bereits in der Planungsphase. “Eine Vorbehandlungsanlage hat beispielsweise einen Wärmebedarf von etwa 1500kW bei 30 Jobs/Stunde im normalen Betrieb”, so Hachmöller. Dieser Bedarf lässt sich bereits mit einer Solarthermieanlage von etwa 3000m2 Bruttokollektorfläche realisieren. Bedenkt man, dass viele Unternehmen über ungenutzte Dachflächen von 10.0002 und mehr verfügen, ist dies problemlos zu realisieren. Durch den hohen Wirkungsgrad der Solarthermieanlagen mit Vakuumröhrenkollektoren sind diese Anlagen zudem oft lohnender als eine Photovoltaikanlage.

Dies hat auch die Automobilindustrie bereits erkannt. Bisher sträubte man sich jedoch gegen eine Umsetzung bzw. Nutzung der Solarthermie in der Prozesswärme. Die Ursache liegt im bestehenden Wettbewerb mit anderen erneuerbaren Energien und das obwohl sich eine Solarthermieanlage im Vergleich zur PV-Anlage oder einem Blockheizkraftwerk durch eine höhere Effizienz auszeichnet.

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