Abwärme effizient zur Kühlung nutzen

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Adsorptionskälteanlage beim Laborgerätehersteller Hettich. Foto: Hettich

Innerhalb von sieben Jahren rechnet sich die Abwärmenutzung des Laborgeräteherstellers Hettich in Tuttlingen zur Kühlung. Integriert in ein innovatives Gebäude- und Energiekonzept sind ein Blockheizkraftwerk sowie eine Photovoltaikanlage. Entstanden ist das Projekt im Rahmen des Energienetzwerks Villingen-Schwenningen.

Das Unternehmen Andreas Hettich GmbH in Tuttlingen produziert seit über 100 Jahren Laborgeräte und Zentrifugen, die weltweit zum Einsatz kommen. Ein innovatives Gebäude- und Energiekonzept stellt jetzt sicher, dass die Firma mit 300 Mitarbeitern in ihrem Werk künftig deutlich weniger Energie verbraucht. Kernbausteine des Konzepts sind Adsorptionskälteanlagen zur Abwärmenutzung und ein Blockheizkraftwerk (BHKW), die den Strom-, Wärme- und Kältebedarf effizienter decken. Hinzu kommt eine große Solaranlage auf dem Dach. Am 5. Mai 2017 ist die neue Technik in Betrieb gegangen. Sie wurde im Rahmen einer Gebäudeerweiterung installiert. Die Investition amortisiert sich in sieben Jahren, danach spart das Unternehmen jährlich Energiekosten. Entstanden ist das Projekt im Energienetzwerk Villingen-Schwenningen, das die KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg initiiert hatte. Die Landesenergieagentur brachte Hettich auch auf die unkonventionelle Idee, Abwärme zur Kühlung zu nutzen – für viele energieintensive Betriebe im Land könnte ein solches Vorgehen wirtschaftlich interessant sein.

Bislang deckten zwei Gaskessel, eine Kompressionskälteanlage für die Klimatisierung, zusätzliche dezentrale Kälteanlagen für die Prozesskühlung und Strom vom Energieversorger den Energiebedarf des Werks- und Verwaltungsgebäudes. Die Anlagen waren jedoch schon in die Jahre gekommen und hatten einen entsprechend hohen Verbrauch.

Intelligente Einsparmöglichkeiten zeigte das Energienetzwerk Villingen-Schwenningen auf: In dem Netzwerk kommen seit 2013 Unternehmen aus der Region zusammen und tauschen sich über Energiefragen aus. Hier hörte Bernd Butterhof, Qualitäts- und Umweltmanager sowie Energiebeauftragter bei Hettich, von erfolgreichen Energieeffizienzmaßnahmen anderer Firmen in der Gegend. Daraufhin prüfte das Tuttlinger Unternehmen verschiedene Maßnahmen. Butterhof beauftragte eine Erstanalyse und das gesetzlich vorgeschriebene Energieaudit, das den Energiefluss untersuchte und Einsparpotenziale aufzeigte.

Danach kam der Stein richtig ins Rollen. Nach der Energieflussanalyse erstellte KEA-Fachmann Horst Fernsner ein Konzept für eine erneuerte Energieversorgung. Das Unternehmen schöpfte so weit wie möglich aus, was derzeit technisch und wirtschaftlich machbar ist: Die Energieversorgung fußt auf der Abwärme von zwei Druckluft-Kompressoren, einem BHKW, einer Adsorptionskälteanlage und einer Photovoltaikanlage. Das gasbetriebene BHKW hat eine elektrische Leistung von 21 Kilowatt (kW); der Strom wird im Unternehmen selbst genutzt oder gegen eine Vergütung in das Stromnetz eingespeist. So spart sich das Unternehmen die Rechnung vom Stromversorger und verdient beim Verkauf des Stroms Geld. Mit der Abwärme aus dem BHKW wird das Gebäude beheizt und ersetzt so die zwei Gaskessel. Bei der Brennstoffausnutzung ist eine Verbesserung von mindestens 15 Prozent zu erwarten, wahrscheinlich sogar mehr.

Die Kompressoren erzeugen außer Druckluft 147 Megawattstunden Wärmeenergie pro Jahr. Bislang wurde die Abwärme bereits drei bis vier Monate im Jahr für die Beheizung eingesetzt. Nun wandeln die neuen Adsorptionskälteanlagen die Wärme ganzjährig in Kälte für die Klimatisierung des Gebäudes und Kühlung von Produktionsanlagen um. Das deckt 80 bis 90 Prozent der Kältelast, die sonst mit zugekauftem Strom aus dem Netz gedeckt werden müsste. Nur zur Deckung der Spitzenlast schalten sich die bestehenden Kälteanlagen zu. Um die Adsorptionskälteanlage bei wechselnden Produktionsauslastungen immer optimal energieeffizient betreiben zu können, wird neben der Abwärme aus den Druckluftkompressoren auch Abwärme aus dem BHKW genutzt. Der vom BHKW erzeugte Strom, rund 154 Megawattstunden pro Jahr, verbraucht die Firma selbst.

In einer zweiten Stufe wird auch die aus der Adsorptionskälteanlage entstehende Wärme genutzt – in diesem Fall also eine Abwärmenutzung zweiten Grades. In der Regel wird Wärme von Kälteanlagen an die Umwelt abgegeben. Das Temperaturniveau bei der Firma Hettich ist jedoch so hoch, dass es nun für die Fußbodenheizung eingesetzt wird. Am Rückkühler der Adsorptionskälteanlage beträgt das Temperaturniveau nur noch 27 Grad Celsius.

Abgerundet wird die neue Energietechnik durch eine große Solarstromanlage auf dem Dach: 256 Photovoltaikmodule mit einer Fläche von 400 Quadratmetern erzeugen jährlich rund 400.000 Kilowattstunden Strom. Das Unternehmen kann damit rund 17 Prozent seines Strombedarfs decken.

Die energetischen Maßnahmen sparen pro Jahr rund 184 Tonnen des klimaschädlichen Treibhausgases CO2 ein. Die über die üblichen Kosten hinausgehenden Investitionen in die innovative Energietechnologie von etwas mehr als 350.000 Euro haben sich nach rund sieben Jahren amortisiert. Danach spart das Unternehmen jährlich 50.000 Euro Energiekosten. Steigen die Preise für Strom, Erdöl und Gas in dieser Zeit, wird die Investition sogar noch schneller wirtschaftlich.

Quelle: Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg