Solare Prozesswärme: Neues Tool bewertet Potential deines Betriebs

Nachdem ich euch in meiner Artikelreihe zu solarer Prozesswärme  (siehe Links ganz unten) mit den Grundlagen derselben vertraut und euch auch Einblicke in den aktuellen Weltmarkt für solarthermische Prozesswärme verschafft habe, zeige ich euch heute ein neues Software-Tool, das euch helfen soll, das Potential erneuerbarer Prozesswärme für euren Betrieb zu berechnen. Das “EnPro-Tool” ist kein Schweizer Taschenmesser, aber ein praktisches Werkzeug, das eine genaue Beschau wohl verdient. 

Das AEE-Institut für Nachhaltige Technologien im österreichischen Gleisdorf hat nach eigenen Angaben im Rahmen des österreichischen Forschungsprojektes „Erneuerbare Prozesswärme“ (kurz: „EnPro“) gemeinsam mit mehreren Instituten ein Berechnungstool zur Integration von Solarthermie und Wärmepumpen in industrielle Prozesse entwickelt. Das Tool soll euch die vorhandenen Potenziale in eurem Betrieb anzeigen und eine rasche Bewertung unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten ermöglichen. Das AEE-Institut arbeitete mit dem Austrian Institut of Technology (AIT) und der TU Wien im Auftrag des österreichischen Klima- und Energiefonds an dem Projekt  (EnPro).

Neuer Planungsleitfaden zur Verbreitung von Solarthermie & Co.

In dem zum Projekt „EnPro“ veröffentlichten Planungsleitfaden, den ihr euch als PDF-Datei aus dem Internet downloaden könnt, heißt es, dass Solarthermie  und Wärmepumpen zu den Schlüsseltechnologien zur Bereitstellung erneuerbarer thermischer Energie zählten und einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung der Klimaziele beitragen könnten. Vereinzelt werde thermische Energie demnach auch schon zur Wärmeversorgung industrieller Prozesse eingesetzt. Allerdings gebe es derzeit noch signifikante Barrieren für ihre weite Verbreitung.

Als Gründe dafür nennt die Projektgruppe in ihrem Planungsleitfaden, sprich Handbuch, vor allem

• die relativ hohen Investitionskosten
• sowie die mangelnde Erfahrung beziehungsweise die Skepsis bezüglich der Zuverlässigkeit der Technologien.

Zudem fehlten Planungsrichtlinien, Integrationskonzepte und Wissen über technologische Weiterentwicklungen.

Um diese Barrieren zu minimieren, hätten die EnPro-Projektpartner Richtlinien entwickelt, um

• Hersteller,
• Anwender
• und Planer

zu unterstützen. Grundlage ihrer Untersuchung seien Fallstudien in zehn Unternehmen, darunter welche aus der Nahrungs- und Futtermittelherstellung, der Papierindustrie, der Metallerzeugung und -bearbeitung, der Dämmstoffindustrie sowie Wäschereien. Mit der Analyse bestehender Prozesse (Lastprofil, Prozessparameter, Versorgungsstruktur) seien die Möglichkeiten und das Potenzial zur Einbindung von Solarthermie und Wärmepumpen erarbeitet worden. Aus den Fallbeispielen heraus hätten die Forscher dann ihren technischen Leitfaden mit verallgemeinerten Integrationskonzepten abgeleitet, der von einem Bewertungstool “EnPro-Tool” auf Basis des Tabellenkalkulationsprogramms von Microsoft Excel ergänzt werde.

Der Leitfaden soll der Projektgruppe zufolge der weiteren Verbreitung von Wärmepumpen und Solarthermie in der Industrie dienen. Er richte sich an interessierte, potentielle Anwender, die mehr erneuerbare Prozesswärme in ihren Betrieb bringen möchten, sowie an Planer, Industrieanlagenbauer und Hersteller von Solarthermie-Anlagen und Wärmepumpen. Der Leitfaden gebe eine Anleitung, wie Solarthermie und Wärmepumpen in Industrieprozesse integriert werden könnten, und zeige auf, welche Kriterien und Parameter bei der Identifikation und Bewertung von Integrationskonzepten wichtig seien.

Inhalte des Planungsleitfadens im Überblick

Im 32-seitigen Planungsleitfaden werden euch zunächst die technischen Grundlagen von Wärmepumpen und Solarthermie erläutert. Ihr lernt die wichtigsten technischen Begriffe sowie den Stand der Technik, die Einsatzmöglichkeiten und die Grenzen der Technologien kennen.

Der erste Schritt in Richtung Erzeugung erneuerbarer Prozesswärme sei der Projektgruppe zufolge die Analyse der energetischen Ausgangssituation eures Betriebes. Dabei solltet ihr klären (lassen), wie Energie bereitgestellt und wofür sie eingesetzt werde.

Aufbauend auf dem Status-quo ließe sich dann in einem zweiten Schritt der Energieeinsatz auf Prozessebene so weit wie technisch und ökonomisch sinnvoll reduzieren. Mögliche Ansätze dazu seien

• die Anpassung von Prozessparametern
• und die geeignete Auswahl energieeffizienter(er) Prozesstechnologien nach dem Stand der Technik.

Der dritte Schritt sei die Evaluierung der Systemoptimierung. Dabei gehe es insbesondere um die Wärmeintegration. Es werden potentielle Wärmequellen (Prozessabwärme, Anlagenabwärme) mit Wärmesenken über Wärmetauscher verknüpft. Dann könne der optimierte Energiebedarf mit erneuerbarer Prozesswärme abgedeckt werden.

Der Planungsleitfaden stelle demnach sechs Integrationskonzepte vor, die beschreiben würden, wie Solarthermie, Wärmepumpen einzeln oder kombiniert in einen Betrieb integriert werden könnten, um erneuerbare Prozesswärme zu erzeugen.

Damit ihr eine profunde Entscheidung treffen darüber könntet, welche Technologie und welches Konzept für euren Betrieb besonders gut geeignet seien, gebe es einen Kriterienkatalog, einen Entscheidungsbaum sowie Beispiele.

Alle im Leitfaden ausführlich vorgestellten Arbeitsschritte könnt ihr mit dem EnPro-Tool ausführen. Damit habt ihr ein Werkzeug (auf Englisch: tool), mit dem ihr den Nutzen der Maßnahmen und Konzepte abschätzen und nach techno-ökonomischen Kriterien bewerten könnt.

Zum konkreten Umgang mit dem EnPro-Tool

Zu Beginn der Bewertung  eures Betriebs mit dem EnPro-Tool müsst ihr laut der Projektgruppe zwölf Aussagen mit Ja oder Nein beantworten. Jede Aussage sei ein sogenanntes OK- beziehungsweise KO-Kriterium.

In diesem ersten Schritt beurteile das EnPro-Tool grundsätzlich, ob Potenzial für die Integration von Solarthermie und Wärmepumpe vorhanden sei.

Der Entscheidungsbaum im EnPro-Tool sieht grundsätzlich so aus:

Anschließend gehe es im EnPro-Tool mit der Beschreibung des Ist-Zustands weiter: Ihr müsst hierfür Angaben zu den von euch bislang eingesetzten Energieträgern sowie der vorhandenen Wärme-, Kälte- und Druckluftversorgung machen. Es folge eine Zwischenbilanz zur Versorgungssituation. Als nächstes gehe  es darum, eure Branche nach den genannten Fallbeispielen auszuwählen. Dabei hättet ihr demzufolge auch die Möglichkeit, euren Betrieb als “freie Branche” zu deklarieren und branchenübergreifende Prozesse zu definieren, darunter Raumwärme oder Raumkühlung.

Über Buttons könnt ihr dann mit dem EnPro-Tool Möglichkeiten zur Prozess- beziehungsweise Systemoptimierung wählen und verschiedene Konstellationen durchspielen – von der Integration von Wärmepumpe oder Solarthermie bis zur parallelen oder seriellen Integration beider Technologien.

Das Herunterladen des Tools EnPro von der Internetseite des AEE-Institut sei wie das Downloaden des Planungsleitfadens (Handbuch) kostenlos.

Fotos: go2 / photocase (Titel), AEE (Grafiken)