Abwärme

Abwärme (als Dampf: Abdampf) ist diejenige Wärme, die von Lebewesen (z. B. Menschen in einem Versammlungsraum), einem technischen Gerät oder einer technischen Anlage erzeugt, jedoch nicht genutzt wird.

Technische Aspekte

Ein technisches Gerät oder eine technische Anlage kann nicht betrieben werden, ohne dass Abwärme erzeugt wird. Die Abwärme muss meistens in geeigneter Form abgeleitet werden, um das Gerät oder die Anlage nicht zu überhitzen oder, bei geschlossenen Anlagen, den Ausgangspunkt des Kreislaufmediums wiederherzustellen (z. B. Wärmepumpe).

Beispiele

• Ein Verbrennungsmotor erzeugt Abwärme, die durch den Kühler meistens vorne unter der Kühlerhaube an die Umgebungsluft abgegeben wird.
• Ein Genset (Motor-Generator-Kraftwerk) erzeugt Abwärme, die aufgrund der relativ niedrigen Temperatur der Abgase effizient nur mit dem ORC-Prozess Organic Rankine Cycle genutzt werden kann.
• Ein Wärmekraftwerk erzeugt Abwärme, die für Fernwärme genutzt werden kann oder an ein Gewässer bzw. über einen Kühlturm an die Umgebung abgegeben werden muss.
• Abwasserabwärme aus der Kanalisation kann wegen seiner gleichmäßigen Temperatur zu einem rentablen Heizungsbetrieb einer Wärmepumpe beitragen.
• Moderne CPUs und Rechenzentren als Ganzes erzeugen beträchtliche Abwärme, welche meist durch leistungsstarke Lüfter abtransportiert wird.
• Bei Industrieprozessen wie bei Metallschmelzprozessen fallen große Mengen Abwärme an.
• Die von der Beleuchtung von Büroräumen erzeugte Abwärme wird teilweise von besonderen Systemen abgeführt oder der Heizanlage zugeführt.

Ein technisches Gerät kann nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik keine Arbeit verrichten, ohne dabei eine Wärmedifferenz zu erzeugen. Er schließt die Umsetzbarkeit eines solchen Perpetuum Mobiles zweiter Art aus. Die meisten Kraftwerke zur Erzeugung von Elektroenergie haben nur Wirkungsgrade von etwa 30 %. Die übrigen 70 % werden als Abwärme, vor allem über Kühltürme, an die Umgebung abgegeben. Der Hauptgrund dafür wird unter Carnot-Wirkungsgrad erklärt.

Abwärmeverstromung

Die vorab genannten Wärmequellen werden heute weitestgehend nicht genutzt, da diese oft auf niedrigen Temperaturniveaus (bis ca. 300 °C) und nur mit verhältnismäßig kleinen Einzelleistungen vorliegen. Aus diesen Gründen konnten bisher derartige Wärmequellen mit dem Wasserdampfprozess, aufgrund hoher Investitionskosten und der physikalischen Eigenschaften von Wasser, nicht ökonomisch zu Elektroenergie gewandelt werden. Mit dem ORC-Prozess ist es möglich, diese Probleme zu überwinden und auch in kleinen Leistungsklassen und niedrigen Temperaturen Elektroenergie zu erzeugen.

Abwärme kann generell mit Wärmepumpen genutzt werden. Elektrische Wärmepumpen haben allerdings einen Erntefaktor von nur 1:4.

Siehe auch

• Wärmerückgewinnung
• Kraft-Wärme-Kopplung (hat weniger Abwärme)