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Effizient heizen und Wasser erwärmen

Gemeinsame Pressemitteilung des Umweltbundesamtes und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Neue EU-Verordnungen für umweltfreundliche Heizungen Am 26. September 2015 werden vier EU-Verordnungen über Heizgeräte und Warmwasserbereiter wirksam. Die Verordnungen geben schrittweise Grenzwerte für die Energieeffizienz und die Schadstoffemissionen vor und führen die Energieverbrauchskennzeichnung verpflichtend ein. Maria Krautzberger, Präsidentin des Umweltbundesamtes (UBA), begrüßt die neuen Regelungen: „Erstmals gelten nun ambitionierte Anforderungen für die umweltgerechte Gestaltung von Heizgeräten und Warmwasserbereitern. Sie sind ein zentrales Element einer wirkungsvollen europäischen Energiesparpolitik.“ Und Professor Dr. Ulrich Panne, Präsident der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) unterstreicht, wie wichtig diese Verordnungen für die Energiewende sind: „Diese Rechtsgrundlage hilft, Energie einzusparen. Die BAM hat sich im Verfahren für technische Anforderungen eingesetzt, die anspruchsvoll aber von der Industrie durchaus umsetzbar sind." Die Europäische Kommission erwartet, dass die Verordnungen rund ein Viertel des EU-Ziels für 2020 zur Einsparung von Primärenergie erschließen. Unter die neuen Verordnungen fallen sowohl Großanlagen als auch Anlagen wie sie in Einfamilienhäusern genutzt werden. Für Heizgeräte von Zentralheizungen und Warmwasserbereiter bis 400 Kilowatt (kW) Nennleistung sowie Warmwasserspeicher bis 2.000 Liter Speichervolumen gelten nun beim Inverkehrbringen in der EU Mindestanforderungen an deren Energieeffizienz. Danach sind von den klassischen Heizkesseln bis auf wenige Ausnahmen nur noch Brennwertkessel zulässig. Auch Wärmepumpen, Blockheizkraftwerke und Warmwasserbereiter müssen Mindest-Energieeffizienz-Werte erfüllen. Für Wärmepumpen gelten zusätzlich Anforderungen an die Schallemissionen. Gleichzeitig  regeln die Verordnungen, dass Heizgeräte und Warmwasserbereiter bis 70 kW Nennleistung und Warmwasserspeicher bis 500 Liter Speichervolumen, also typische Geräte in Einfamilienhäusern mit den bereits von Haushaltsgeräten bekannten Energieeffizienzklassen gekennzeichnet werden. In Kombination mit Solaranlagen oder weiteren Heizgeräten, muss diese “Verbundanlage” zukünftig eine zusätzliche Kennzeichnung erhalten. Die EU-Kommission stärkt damit die Rechte der Verbraucherinnen und Verbraucher: Geräte mit hohen Energieverlusten werden nicht mehr erhältlich sein. Geräte, die die Mindestanforderungen erfüllen, müssen mit einheitlichen Informationen gekennzeichnet werden, darunter die Energieeffizienzklasse oder die Energieverbrauchskennzeichnung von Geräten und Verbundanlagen – auch im Internet. Der Markt für Wärmeerzeuger in Deutschland umfasste im Jahr 2014 rund 680.000 Anlagen. Davon waren 590.000 Gas- und Ölkessel, von denen wiederum etwa vier Fünftel bereits Brennwerttechnik nutzt. Auf Raumwärme und Warmwasser entfallen rund 35 Prozent des Endenergieverbrauchs in Deutschland. Ab dem 01.01.2016 sollen in Deutschland auch alte Gas- und Öl-Heizkessel eine Energieverbrauchskennzeichnung erhalten. Dabei handelt es sich um einen Teil des “Nationalen Aktionsplans Energieeffizienz” der Deutschen Bundesregierung. Eine Entscheidung des Bundestages über die Kennzeichnung von Altanlagen steht aber noch aus. Die Ökodesign-Richtlinie 2009/125/EG und die Energieverbrauchskennzeichnungs-Richtlinie 2010/30/EU sind Teil der der “integrierten Produktpolitik” der EU-Kommission, die die Umweltwirkungen von Produkten verringern soll. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und das Umweltbundesamt hatten zusammen an Rechtsetzungsverfahren mitgewirkt.

Heat recovery in the production of phosphoric acid

Das Projekt "Heat recovery in the production of phosphoric acid" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BK Ladenburg GmbH durchgeführt. Objective: The combustion of yellow phosphorus generates 24,350 kJ of heat per kg of the substance. The large-scale production of phosphoric acid involves the combustion of yellow phosphorus. The considerable amounts of heat generated in this process have been evacuated by means of cooling water. The project suggests to utilize this heat, in the future, for the generation of steam and to have it converted into electric power. This process-heat recovery enables considerable savings of primary energy (coal, oil, gas). General Information: The heat generated by the large-scale combustion of phosphorus is absorbed, in an acid tower, by recirculating acid. The recirculating acid then releases the heat previously absorbed into a heat exchanger (cooling water). The amounts of heat thus transferred are subsequently released, mainly in the form of steam, from the cooling tower into the atmosphere. Now, the new method suggests an upstream combustion chamber before the acid tower, thus utilizing a major part of the heat generated in the combustion of yellow phosphorus for the production of energy. The new method represents an energy-recovery process on a very high temperature level, with the possibility to produce high-pressure to medium-pressure steam with subsequent power/heat coupling. The estimated energy generation, at 8000 hours, would be as follows: Steam 15 t/h = 120,000 t/a with steam-pressure reduction from 80 bars/550 degree of Celsius to 40 bars/450 degree of Celsius. Electric power: 550 kWh = 4,400 mWh/a. Achievements: The project cannot be carried on, for the following reasons: - The capital expense (investment), in view of the actual cost level, will be approx. 30-40 per cent higher than estimated at the time of submission. - The capital payback period, due to the price decline for primary energy, will be excessively long (7 years); longer than there is an assured supply of phosphorus. - Since 1985, in view of a modified strategy, our company has increased its efforts to manufacture speciality products rather than to produce mass phosphates (commodities); this will lead to a reduced demand of phosphorus in the future. - A drastic collapse, since early 1986, in the sale of phosphate salts used in washing powers, detergents, and cleaning agents, will further reduce the amounts of phosphorus needed in the manufacture of our product line. - A major aspect of the project was the purchase of energy by Joh. A. Benckiser, with whom we have a joint network. Joh. A. Benckiser are no longer prepared to purchase any such energy.

Teilvorhaben: Festo AG und Co. KG

Das Projekt "Teilvorhaben: Festo AG und Co. KG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FESTO AG & Co. KG durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Analyse und Optimierung passiver und aktiver Klimatisierung am Beispiel des Technologiezentrums der Firma Festo. Zunächst erfolgt eine Energiestromanalyse und Abbildung von Technik und Gebäude in einem Simulationsmodell. Das Modell wird durch Vor ' Ort Messungen validiert. Die relevanten Gebäudeautomations- Funktionen werden untersucht und Optimierungsvorschläge erarbeitet. Für die thermische Kälteerzeugung sowie die Sonnenschutzregelung werden Algorithmen für eine betriebsbegleitende Simulation mit Schnittstelle zur Gebäudeleittechnik implementiert und analysiert. Die erarbeiteten Konzepte zur Nutzung von Kurzzeit-Wetterprognose sollen hier exemplarisch getestet werden. Die analysierten Daten werden abschließend für die Anlagenoptimierung eingesetzt. Für weitere Primärenergieeinsparung wird eine technische und wirtschaftliche Analyse der Einsatzmöglichkeiten von solarthermischen Kollektoren zur Kühlung durchgeführt. Die Ergebnisse der Analyse solarthermischer Kühlung bildet die Grundlage für weitere Investitionsentscheidungen. Optimierte Konzepte für Sonnenschutz werden in neuen Betriebsgebäuden umgesetzt.

Heat recovery from corrosive dryer exhaust air

Das Projekt "Heat recovery from corrosive dryer exhaust air" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Süd-Chemie AG durchgeführt. Objective: To save energy by recovering the heat contained in the acidic fumes at temperatures below their dew-point and emanating from the drying operation of a bleaching powder plant. The air heated by the recovered heat will be fed back into the drying oven, saving an estimated 327 TOE/yr of primary energy. The novelty in this process consists in the use of ''Teflon'' as a corrosion-resistant coated on the heat exchanger. A 3 years payback is to be expected at project level. General Information: In the Moosburg plant, bleaching powder is produced by treating aluminium ore with hot HCl (hydrochloric acid). The hydrochloric residues are then air-dried in ovens, from which air exists at a rate of 200,000 m3/hr and at a temperature of 110 degree C, close to the dew-point. Part of this chlorine-containing (60,000 m3/hr or 48,000 kg/hr with 21 per cent of steam) is fed into a heat-exchanger built of glass-tubes in stainless steel casings (tubes and plates), coated internally with PTFE (Teflon). The air tightness between the tubes and plates will be provided by metallic gaskets coated with PFA, a highly thermal and chemical resistant material. The two airflows will move in counter-current, with the air to be preheated flowing inside the tubes. The primary air, cooled to 70 degree C, will flow to a humidifier for washing and then be released in the atmosphere. For a 38,000 kg/hr flow of air preheated from 20 degree C to 76 degree C during an annual 6,500 hours operation, a saving of 13 970GJ/year of natural gas can be achieved. From this, the electricity to operate two additional fans i.e. 130,000 Kwh/year must be substracted, leaving a net saving of 13 500 GJ/year, equivalent to 327 TOE/year. The heat recovery will be measured in 12 monthly recordings of temperature and flow. The pressures, dew-points and water consumptions will be equally monitored by the 30st June 1987. Achievements: During the preliminary start-up, several deficiencies were found in connection to the PFTE lining of the heat exchanger, the optimum function of the mist eliminator and the increased discharges of drips from the chimney due to condensate formation in the chimney waste-gas-stack. To avoid these defects, several actions were taken including repairs, coupling of dust eliminator and modification leading a partial quantity of the produced warm air into the waste-gas-stack. These modifications caused a 29 per cent cost increased and a 25 per cent decrease in actual energy economy measured. The equipment reliability is still to be proved during the measurement campaign.

SFB 409: Adaptive Strukturen im Flugzeugbau und Leichtbau

Das Projekt "SFB 409: Adaptive Strukturen im Flugzeugbau und Leichtbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen durchgeführt. Der Sonderforschungsbereich 409 befasst sich mit modernen Verbundmaterialien, die eine erhebliche Gewichtsreduktion bei gleichzeitiger Verbesserung der Steifigkeit einer Struktur erlauben. Seit einigen Jahren werden neue Materialien untersucht, deren Eigenschaften durch elektrische, magnetische oder thermische Ansteuerung gezielt zeitlich veränderbar sind. Hierzu gehören beispielsweise piezoelektrische, elektro- und magnetostriktive Materialien sowie Formgedächtnislegierungen. Integriert man die als adaptive Materialien bezeichneten Substanzen in eine mechanische Struktur, so kann diese mit Sensor- und Aktorfunktionen ausgestattet werden und sich bei geeigneter Steuerung oder Regelung den Umgebungsbedingungen anpassen. Solche Strukturen werden als adaptiv bezeichnet. Ihre Anwendungen, vor allem im Bereich Luft- und Raumfahrt, aber auch darüber hinaus, verfolgen das Ziel der Einsparung von Primärenergie sowie der Verbesserung der Ökologie.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von API Schmidt-Bretten GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung von Absorptionskreisläufen für Leistungen im Bereich größer 10 MW, um bisher ungenutzte Abwärmeströme zur Primärenergieeinsparung zu verwerten. Dabei ist die Transformation der Wärme auf ein höheres, nutzbares Temperaturniveau oder die Erzeugung von Kälte möglich. Der Einsatz von ionischen Flüssigkeiten eröffnet für die Absorptionstechnik neue Perspektiven hinsichtlich Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Geeignete Arbeitsstoffpaare sollen identifiziert, ihre Stoffdaten vermessen und in Laboranlagen getestet werden. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung neuer Konzepte für die Stoffaustauschapparate, die an die neuen Arbeitsstoffpaare anzupassen sind. Die Erstellung von Regeln für das Anlagendesign und detaillierte Entwürfe von Anlagenkonzepten zur Wärmerückgewinnung an ausgesuchten Quellen sollen die Basis für die technische Realisierung der neuen Prozesse bilden. Bearbeitet wird das Projekt in einem zeitlichen Rahmen von drei Jahren durch das KIT sowie die Kooperationspartner Iolitec, BASF und API Schmidt-Bretten. Dabei werden die folgenden Arbeitspakete bearbeitet: Auswahl und Synthese von ionischen Flüssigkeiten/ Stoffdatenmessung/ Simulationsprogramme AKM und AWT/ Apparateentwicklung/ Bau und Betrieb einer AKM-Laboranlage/ Konzeption und Simulation der WR/ Werkstoffuntersuchungen/ Dimensionierung und finale Bewertung/ Koordination und Berichtswesen.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung von Absorptionskreisprozessen für Leistungen im Bereich größer 10 MW, um bisher ungenutzte Abwärmeströme zur Primärenergieeinsparung zu verwerten. Dabei ist die Transformation der Wärme auf ein höheres, nutzbares Temperaturniveau oder die Erzeugung von Kälte möglich. Der Einsatz von ionischen Flüssigkeiten eröffnet für die Absorptionstechnik neue Perspektiven hinsichtlich Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Geeignete Arbeitsstoffpaare sollen identifiziert, ihre Stoffdaten vermessen und in Laboranlagen getestet werden. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung neuer Konzepte für die Stoffaustauschapparate, die an die neuen Arbeitsstoffpaare anzupassen sind. Die Erstellung von Regeln für das Anlagendesign und detaillierte Entwürfe von Anlagenkonzepten zur Wärmerückgewinnung an ausgesuchten Quellen sollen die Basis für die technische Realisierung der neuen Prozesse bilden. Bearbeitet wird das Projekt in einem zeitlichen Rahmen von 3 Jahren durch die BASF und den Kooperationspartnern Uni Karlsruhe (KIT), Iolitec und API Schmidt-Bretten. Dabei werden die folgenden, im Balkenplan zeitlich dargestellten Arbeitspakete bearbeitet: Auswahl und Synthese von ionischen Flüssigkeiten/ Stoffdatenmessungen/Simulationsprogramme AKM und AWT/ Apparateentwicklung/ Bau und Betrieb einer AKM-Laboranlage/ Konzeption und Simulation der WR für ausgesuchte Abwärmequellen/ Werkstoffuntersuchungen/ Dimensionierung, Kostenschätzung und finale Bewertung/ Koordination und Berichtswesen.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Thermodynamik und Kältetechnik (ITTK) durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung von Absorptionskreisläufen für Leistungen im Bereich größer 10 MW, um bisher ungenutzte Abwärmeströme zur Primärenergieeinsparung zu verwerten. Dabei ist die Transformation der Wärme auf ein höheres, nutzbares Temperaturniveau oder die Erzeugung von Kälte möglich. Der Einsatz von ionischen Flüssigkeiten eröffnet für die Absorptionstechnik neue Perspektiven hinsichtlich Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Geeignete Arbeitsstoffpaare sollen identifiziert, ihre Stoffdaten vermessen und in Laboranlagen getestet werden. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung neuer Konzepte für die Stoffaustauschapparate, die an die neuen Arbeitsstoffpaare anzupassen sind. Die Erstellung von Regeln für das Anlagendesign und detaillierte Entwürfe von Anlagenkonzepten zur Wärmerückgewinnung an ausgesuchten Quellen sollen die Basis für die technische Realisierung der neuen Prozesse bilden. Bearbeitet wird das Projekt in einem zeitlichen Rahmen von drei Jahren durch das KIT sowie die Kooperationspartner Iolitec, BASF und API Schmidt-Bretten. Dabei werden die folgenden Arbeitspakete bearbeitet: Auswahl und Synthese von ionischen Flüssigkeiten/ Stoffdatenmessung/ Simulationsprogramme AKM und AWT/ Apparateentwicklung/ Bau und Betrieb einer AKM-Laboranlage/ Konzeption und Simulation der WR/ Werkstoffuntersuchungen/ Dimensionierung und finale Bewertung/ Koordination und Berichtswesen.

Teilvorhaben 1

Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinbeis-Innovationszentrum Energie- und Umwelttechnik durchgeführt. Ziegeleien gehören zu den energieintensiven Industrien unserer Wirtschaft. Zum Einsatz kommt größtenteils Primärenergie in Form von Gas oder Heizöl. Diese hochwertige Energie wird aber lediglich in Form von Wärme zum Trocknen und Brennen der Ziegel genutzt. Es liegt deshalb nahe, ein Teil dieser Primärenergie durch Abwärme zu decken. Dafür gut geeignet erscheint die Abwärme aus Blockheizkraftwerken. Dabei wäre im Vergleich zur konventionellen Energieerzeugung eine Primärenergieeinsparung von bis zu 40Prozent möglich. Die CO2 Einsparung liegt dabei bei bis zu 58Prozent.Technisch erscheint die Nutzung von BHKW - Abgasen zur Unterstützung des Brennprozesses möglich. Die genaue technische Umsetzung und die dabei einzuhaltenden Parameter sind allerdings noch nicht erforscht. Folglich gibt es noch keine praktische Umsetzung eines solchen Projektes. Ziel des Projektes ist es deshalb, die wissenschaftliche und technische Basis für einen solchen Einsatz zu ermitteln, in einem Referenzprojekt nachzuweisen und für die Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Das Vorhaben besteht aus drei Teilen. Im ersten Teil werden die Grundlagen ermittelt auf deren Basis die Aufgabenstellung gelöst werden kann. Es werden Versuch an bestehenden Anlagen durchgeführt. Danach wird eine Versuchsanlage installiert die es ermöglicht verlässlichere Aussagen zur Lösung des Problems zu treffen. Im zweiten Teil wird mit den Ergebnissen und Erfahrungen aus Teil 1 im großtechnischen Maßstab eine Anlage zum Abgasunterstützen Brennen in einer Ziegelei installiert. Im dritten Teil werden die im Projekt gewonnen Erkenntnisse durch diverse Veröffentlichungen einem breiten Fachpublikum zugänglich gemacht. Die im Projekt erworben Erkenntnisse fließen in die Planung und Umsetzung ähnlicher Anlagen in anderen Ziegeleinen ein - Stärkung der Forschungskompetenz - Festigung der Marktposition - durch die hohe Öffentlichkeitswirkung des Projektes Erhöhung des Bekanntheitsgrades des SIZ - langfristig Schaffung neuer Arbeitskräfte

Teilvorhaben 4

Das Projekt "Teilvorhaben 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Industrie Service Plauen GmbH durchgeführt. Ziegeleien gehören zu den energieintensiven Industrien unserer Wirtschaft. Zum Einsatz kommt größtenteils Primärenergie in Form von Gas oder Heizöl. Diese hochwertige Energie wird aber lediglich in Form von Wärme zum Trocknen und Brennen der Ziegel genutzt. Es liegt deshalb nahe, ein Teil dieser Primärenergie durch Abwärme zu decken. Dafür gut geeignet erscheint die Abwärme aus Blockheizkraftwerken. Dabei wäre im Vergleich zur konventionellen Energieerzeugung eine Primärenergieeinsparung von bis zu 40 Prozent möglich. Die CO2 Einsparung liegt dabei bei bis zu 58 Prozent .Technisch erscheint die Nutzung von BHKW - Abgasen zur Unterstützung des Brennprozesses möglich. Die genaue technische Umsetzung und die dabei einzuhaltenden Parameter sind allerdings noch nicht erforscht. Folglich gibt es noch keine praktische Umsetzung eines solchen Projektes. Ziel des Projektes ist es deshalb, die wissenschaftliche und technische Basis für einen solchen Einsatz zu ermitteln, in einem Referenzprojekt nachzuweisen und für die Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Das Vorhaben besteht aus drei Teilen. Im ersten Teil werden die Grundlagen ermittelt, auf deren Basis die Aufgabenstellung gelöst werden kann. Es werden Versuche an bestehenden Anlagen durchgeführt. Danach wird eine Versuchsanlage installiert, die es ermöglicht, verlässlichere Aussagen zur Lösung des Problems zu treffen. Im zweiten Teil wird mit den Ergebnissen und Erfahrungen aus Teil 1 im großtechnischen Maßstab eine Anlage zum abgasunterstützten Brennen in einer Ziegelei installiert. Im dritten Teil werden die im Projekt gewonnen Erkenntnisse durch diverse Veröffentlichungen einem breiten Fachpublikum zugänglich gemacht.

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