Solarthermie als Prozesswärme, Teil 1 – Grundlagenwissen

Keine Frage: Sonnenwärme fördert den Wachstumsprozess. Und nicht nur den! Lasst uns ab heute mal ein wenig über sogenannte Prozesswärme sprechen. Denn die kann von Solarthermie-Anlagen bereitgestellt werden. In einer kleinen Reihe werde ich euch hier auf dem Blog alles erklären, was ihr dazu wissen müsst. Los geht’s mit dem Grundlagenwissen.

Definition: Was ist Prozesswärme?

Das RP-Energie-Lexikon fasst die Begriffsdefinition sehr kurz: Prozesswärme ist demnach „Wärme, die für bestimmte technische Prozesse (insbesondere in der Industrie) benötigt wird“.

Die Wiki betont die Vielfältigkeit der Prozesswärme in ihrer Begriffsdefinition: „Der Begriff Prozesswärme wird in unterschiedlichen Bedeutungen verwendet. Er bezeichnet zum einen Wärme, die für technische Verfahren wie Trocknen, Schmelzen oder Schmieden benötigt wird, zum anderen auch Abwärme, die bei Prozessen frei wird. Häufig wird der Begriff auch verwendet, wenn beide Arten durch Wärmerückgewinnung oder in Form von Prozessdampf verknüpft werden.“

Wie wird Prozesswärme erzeugt?

Prozesswärme entsteht auf unterschiedlichen Erzeugungswegen. Als Energiequellen kommen unter anderem folgende in Frage:

• Verfeuern von Brennstoffe wie fossiles Erdgas (Heizgas) oder Heizöl. Mit dem Verbrennen lassen sich nach Bedarf auch vergleichsweise hohe Temperaturen erzeugen, vor allem dann, wenn man die sogenannte Rekuperation einsetzt, also wenn die Zuluft mit Hilfe der Abgase vorgewärmt wird.
• Prozesswärme kann auch ein Nebenprodukt sein, beispielsweise dann, wenn sie von stromerzeugenden Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt wird. Dabei sind die möglichen Temperaturen allerdings stärker begrenzt, meist auf unter 100 Grad Celsius. Wobei Hochtemperatur-Brennstoffzellen auch deutlich höhere Temperaturen bereitstellen.
• Solarthermie-Kollektoren sind ebenfalls Wärmequelle für Prozesswärme. Sie kommen häufig in einer Kombination mit anderen Wärmeerzeugern, zum Beispiel Verbrennungsanlagen zum Einsatz, weil die Sonne nicht kontinuierlich und  oder in kontinuierlicher Intensität zur Verfügung steht. Manche Prozesse, darunter Trocknungen wie sie in der Landwirtschaft durchgeführt werden, lassen sich aber auch ausschließlich mit Solarwärme ausführen. Hinzu kommen Anlagen mit Spiegelfeldern, die mit konzentriertem Sonnenlicht Wärme mit sehr hohen Temperaturen erzeugen.
• Auch mit Kernkraft lässt sich Prozesswärme erzeugen: Hochtemperaturreaktoren erzeugen, wie der Name schon sagt, Wärme auf vergleichsweise hohem Temperaturniveau, wobei diese Möglichkeit kaum zur Anwendung kommt.
• Hoch temperierte Prozesswärme erzeugt man oft auch mit Hilfe elektrischer Energie. Das ist ein äußerst energieineffizienter Vorgang, ineffizienter als viele andere Methoden – doch zum Erzeugen hoher Temperaturen gibt‘s kaum machbare Alternativen.

Wie heiß wird Prozesswärme?

Der Wikipedia zufolge unterteilt man Prozesswärme nach dem Temperaturniveau, mit dem sie bereitgestellt wird. So gelte üblicherweise folgende Einteilung der Temperaturbereiche:

• weniger als 100 Grad Celsius: In diesem Temperaturbereich findet der Wärmetransport oft mit Hilfe von Warm- und Heißwasser statt.
• 100 bis 300 Grad Celsius: Prozesswärme in diesem Bereich wird häufig mittels überhitztem Wasserdampf oder Wärmeträgerölen (sogenannten Thermalölen).
• über 400 Grad Celsius: So richtig heiß wird’s in Hochöfen zur Stahlerzeugung und Industrieöfen, mit denen man Stahl buchstäblich zum Glühen bringt.

Definition: Was ist solare Prozesswärme?

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAfA) fördert unter dem Titel „Solare Prozesswärme“ die Errichtung von großen Solarkollektoranlagen zur Bereitstellung von Prozesswärme im Rahmen des Marktanreizprogramms zur Förderung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt (MAP). Das Amt definiert solare Prozesswärme entsprechend den Förderbedingungen so: „In Abgrenzung zu Raumwärme und Warmwasserbereitung bezeichnet solare Prozesswärme solar bereitgestellte Wärme, die in Betrieben zur Herstellung, Weiterverarbeitung oder Veredelung von Produkten verwendet oder zur Erbringung einer Dienstleistung mit Prozesswärmebedarf genutzt wird.

So, damit haben wir die Sache auf den Punkt gebracht. Auf diese Theorie lässt sich aufbauen. Deshalb will ich es für heute dabei belassen. Im nächsten Teil dieser Reihe geht es mir um das Potential der solaren Prozesswärme. Denn ganz gleich, ob Trocknen, Reinigen oder Vorwärmen: Im industriellen und gewerblichen Bereich gibt es viele Prozesse, die sich mit solarthermischer Energie unterstützen lassen. Über die Zeit gesehen können Unternehmen so Energiekosten sparen und ihre CO2-Bilanz verbessern. Zwei wichtige Gründe, die pro solare Prozesswärme sprechen. Ich werde euch die vielfältigen Einsatzgebiete für solare Wärme im Niedertemperaturbereich in den Sektoren Gewerbe, Handel und Dienstleistung näher vorstellen. Bleibt dran!

Foto: margie / photocase