Heizungs-ABC: Mit Abwärme heizen – wie funktioniert das?

Der von Menschenhand buchstäblich befeuerte Klimawandel ist in vollem Gange. Ihn zu stoppen, wird uns nicht mehr gelingen. Sein Ausmaß zu begrenzen, stellt uns vor große Aufgaben. Eine davon: Energie sparen. Dabei muss auch die Abwärme, die wir Menschen produzieren und zumeist noch ungenutzt lassen, eine Rolle spielen. In unserem neuen Kapitel des Heizungs-ABC erklären wir, wie das Heizen mit Abwärme funktioniert. 

Was ist Abwärme? (Definition)

Mit dem Begriff Abwärme ist die Wärme gemeint, die von Lebewesen bei Stoffwechselprozessen erzeugt und bei technischen Prozessen als “Nebenprodukt” anfällt und an die Umgebung abgegeben wird. Zum großen Teil geht sie uns damit verloren, wir nutzen diese Abwärme oft noch nicht gezielt. Im Gegenteil: Die Umgebung wird von der abgegebenen Abwärme im Kleinen wie Großen aufgeheizt – die Abwärme trägt damit ihrerseits zur Erderhitzung bei.

Wichtig ist auch: Würde die technische Prozesswärme – meist als heiße Luft oder als heißes Wasser – nicht gezielt abgeleitet, könnte sie den Fortgang des technischen Prozesses oder die Technik selbst beeinträchtigen (Stichwort: Überhitzung). Daher gehen in bestimmten Bereichen sogar noch hohe Kosten dafür drauf, Abwärme “unschädlich” zu machen.

Weil das jeweilige System Abwärme produziert, die ungenutzt bleibt, arbeitet es weniger energieeffizient. Ziel jeglicher Entwicklung sollte es daher sein, die Prozesse so zu gestalten, dass möglichst keine Abwärme anfällt. Denn Abwärme, die gar nicht erst  anfällt, ist immer noch besser als die, die wie auch immer genutzt werden kann. Und nur dort, wo sich Abwärme nicht vermeiden lässt, sollte sie als erneuerbare Wärme genutzt werden.

Was bringt es, Abwärme zu nutzen?

Für das Erzeugen von Wärme wird Energie benötigt. Ein durchschnittlicher  Privathaushalt verbraucht zur Wärmeerzeugung bis zu 70 Prozent seines gesamten Energiebedarfs. Das Einsparpotential ist beim Heizen und Warmwassererzeugen entsprechend groß. Würde die Abwärme des Gebäudes, der dort laufenden Gebäudetechnik und der technischen Geräte im Haushalt sowie der darin lebenden Bewohner konsequent genutzt, ließe sich ein Teil der Wärme und damit auch der für ihre Erzeugung aufgebrachten Energie einsparen. Der Haushalt hätte damit auch geringere Energiekosten, sprich: Heizkosten. Zugleich stünde seine Klimabilanz besser da, denn wenn weniger Wärme (fossil) erzeugt werden muss, fallen auch weniger Treibhausgase (CO₂) an. Die Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) nennt auf seiner Internetseite folgende Zahlen, um die Dimension des Einsparpotentials dank Abwärmenutzung zu belegen: Rund zwei Drittel des gesamten industriellen Energieverbrauchs würden demnach in Deutschland auf das Konto der Abwärme gehen. Schätzungen zufolge liege das Einsparpotenzial im Prozesstemperaturbereich ab 60 Grad Celsius (°C) bei rund 125 Terrawattstunden (TWh). In Euro seien das fünf Milliarden pro Jahr. Dabei müsse Abwärme nicht einmal 60 °C haben, um von Nutzen zu sein. Die Wärmeerzeuger kämen zudem auf eine bessere Energieeffizienz. 

Wie lässt sich Abwärme nutzen?

Es gibt längst Wege, die wertvolle Abwärme zu nutzen. Das BMWi führt folgende Beispiele an:

• Wärmerückgewinnung: Dabei werde Abwärme dem Produktionsprozess, in dem sie erzeugt wurde, direkt wieder zugeführt.
• Raumwärme und Warmwasser: Mit Abwärme heizen ließen sich Räume, zum Beispiel Büros oder Fertigungshallen. Auch Wasser könne mit ihr erwärmt werden. Große Mengen an Abwärme ab 90 Grad Celsius (° C) wäre laut dem BMWi auch außerhalb des Unternehmens nutzbar: Sie lasse sich zum Beispiel in Wärmenetze einspeisen.
• Kälte: Abwärme könne auch zum Erzeugen von Kälte genutzt werden, die für Kühlprozesse benötigt werde. Sogenannte Sorptionskältemaschinen nutzten demnach die Wärmeenergie, um ein Kältemittel (in der Regel Wasser) zu verdampfen.
• Strom: Abwärme lasse Kältemittelauch in Strom umwandeln, der wiederum vielfältig nutzbar sei, zum Beispiel, um den eigenen Strombedarf zu decken.

Vor welchen Herausforderungen stehen wir beim mit Abwärme Heizen?

Abwärme fällt nicht immer dort und zu der Zeit an, wo sie möglicherweise wieder genutzt werden kann. Das heißt, es muss gelingen, die Abwärme zu speichern und zu transportieren. Beides sind Vorgänge, die mit Wärmeverlusten verbunden sind. Außerdem gilt es, die Abwärme entsprechend ihrer Temperatur möglichst effizient einzusetzen. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen der anfallenden Abwärme und der von ihrem Nutzer benötigten Wärme ist, desto gewinnbringender ist die Abwärmequelle.

Mit Abwärme heizen – wie geht das?

Um Abwärme in Raumwärme zu wandeln oder zur Warmwasserbereitstellung zu nutzen, braucht es entsprechende Technologien und Technik. Zum Einsatz kommen dazu sogenannte Wärmeübertrager, Wärmetransformatoren, Wärmepumpen und mehr.

Foto: Kandis/Photocase