PDF Basket
Industrielle Prozesse erzeugen große Mengen an Wärme. Wenn Luft oder Produkte abgekühlt werden müssen, wird die Abwärme allerdings in der Regel ungenutzt in die Umwelt abgelassen.
Auf die Industrie entfällt fast ein Drittel des Energieverbrauchs in der EU. Angesichts steigender Brennstoffpreise und CO2-Emissionskosten bieten Systeme zur Abwärmenutzung erhebliche wirtschaftliche Einsparungen und könnten die CO2-Emissionen drastisch senken.
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ETEKINA konzentrierten sich die Forschenden auf innovative Wärmerohr-Wärmetauscher, also Systeme, die mit versiegelten, mit Fluiden durchströmten Rohren ausgestattet sind, um Wärme aus Abfallströmen wie Abgasen zurückzugewinnen.
Das Team hat diese speziell für drei anspruchsvolle industrielle Versuche konzipiert. Hussam Jouhara, technischer Koordinator des Projekts ETEKINA, bemerkt, dass diese Prototypen weit nach Projektende noch immer in Betrieb sind.
Die Wärmerohrtechnologie voranbringen
Wärmerohre stellen ein effizientes Instrument zur Wärmerückgewinnung aus industriellen Prozessen dar. Wie ein Kühlschrank oder eine Klimaanlage nutzen sie einen Siede- bzw. Kondensationszyklus in einem hermetisch abgeschlossenen Metallrohr, um Wärmeenergie von einem Ort zum anderen zu übertragen.
Bei Wärmerohr-Wärmetauschern werden viele Wärmerohre eingesetzt, die in einem geschlossenen System zusammenarbeiten. Wenn Abwärmeströme durch den Wärmetauscher fließen, nehmen die Wärmerohre die Wärme auf und geben sie an eine Wärmesenke ab. Die zurückgewonnene Wärme fließt dann zu einem Punkt im industriellen Prozess zurück, an dem sie benötigt wird.
Im Rahmen des Projekts ETEKINA wurden drei Wärmetauschersysteme für drei Unternehmen aus unterschiedlichen Industriezweigen entwickelt: eine Produktionsstätte für Aluminium-Autoteile in Spanien, eine Stahlgießerei in Slowenien und einen Hersteller von Keramikfliesen in Italien.
„Das Projekt wurde in Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Partnern durchgeführt und war so strukturiert, dass eine direkte Unterstützung der Endnutzenden durch die lokalen Projektpartner möglich war“, erläutert Jouhara.
Die Wärmerohr-Wärmetauscher wurden von der Forschungsgruppe für Wärmerohre und Wärmemanagement der Brunel University London, die Jouhara leitet, und dem Wärmetauscherhersteller Econotherm konstruiert und angefertigt. Die ETEKINA-Projektpartner waren direkt beteiligt, um sicherzustellen, dass das System mit den vorgesehenen Prozessen kompatibel ist.
„Es ist uns gelungen, die Wärmerohrtechnologie für extrem schwierige Anwendungen zur Abwärmenutzung einzusetzen, die aufgrund instabiler Strömungen, hoher Temperaturen und der Kompatibilität der Steuerung mit dem Prozess als unmöglich galten“, fügt Jouhara hinzu.
Die Realisierbarkeit der Technologie demonstrieren
Es wurde festgestellt, dass die Abwärmeenergie aller beteiligten Industrien durch die Wärmerohr-Wärmetauscher-Technologie von ETEKINA um mindestens 40 % verringert werden kann. Die Amortisationszeit für die Technologie betrug neun Monate für die Stahlgießerei und weniger als 24 Monate für die beiden anderen Industrieanlagen. Die Anlagen sind immer noch in Betrieb und sorgen bei den beteiligten Unternehmen für große Einsparungen, vor allem im Hinblick auf die in den vergangenen zwei Jahren gestiegenen Energiekosten.
„Diese Anlagen gewährleisten eine stabile und effiziente Rückgewinnung von sehr schwierigen Abwärmeströmen in den Prozess“, bemerkt Jouhara und fügt hinzu, dass mit dem Projekt der Mehrwert solcher Wärmerohr-Wärmetausche nachgewiesen wurde.
Den Kreislauf von Wärme und Wasser schließen
Die ETEKINA-Forschenden treiben ihre Technologien nun weiter voran, um weitere Rückgewinnungssysteme zu erschließen. Es ist geplant, diese Systeme in naher Zukunft der gesamten europäischen Industrie bereitzustellen.
„Der Wärmetauscher wurde im Rahmen eines anderen EU-finanzierten Projekts mit dem Titel iWAYS erheblich weiterentwickelt“, so Jouhara. Er ist ebenfalls technischer Leiter des Projekts iWAYS und Erfinder der Kondensationstechnologie, die über das Projekt an vielen Orten in Europa demonstriert werden soll. Ziel ist es, die CO2-Emissionen europäischer Fabriken weiter zu senken und die Wasserrückgewinnung aus industriellen Abgasströmen zu erleichtern.
„ETEKINA hat verdeutlicht, dass die Wärmerohrtechnologie für viele andere Industrien, die nicht vertreten waren, eine praktikable Option darstellt“, schließt Jouhara. „Es war ein hervorragendes Beispiel dafür, wie das europäische Programm Horizont 2020 der europäischen Industrie direkt dient.“