Was ist Energierecycling und wie funktioniert es?
Beim Energierecycling – auch Energierückgewinnung genannt – werden die energetischen Potentiale scheinbarer Abfallprodukte aus Wirtschaft und Industrie noch optimal verwertet. Dies steigert die Energieausbeute aus den ursprünglich eingesetzten Energieträgern maßgeblich und verringert so den Ressourcenverbrauch. In der Regel bezieht sich das Energierecycling auf die Gewinnung bzw. Nutzbarmachung von thermischer Energie, die bei nahezu allen Prozessen anfällt und dann für gewöhnlich einfach abgeleitet wird, etwa in Form von Abwärme, Abgasen oder Abwasser. Mithilfe der Energierückgewinnung lassen sich jedoch auch diese vermeintlichen Neben- und Abfallprodukte noch gewinnbringend und nachhaltig verwerten.
Für das Energierecycling bestehen verschiedene Methoden. Zum einen ist hier die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zu nennen, die vorrangig in so genannten Heizkraftwerken zum Einsatz kommt. Prinzipiell lässt sich diese jedoch in jedem Dampfkraftwerk – also Anlagen, die durch Verbrennung von Rohstoffen oder Verdampfung eines Mediums Turbinen bzw. Generatoren antreiben – anwenden. Kraft-Wärme-Kopplung zielt darauf ab, dass die Abgase bzw. Abwärme in Strom erzeugenden Systemen nicht einfach ausgeleitet, sondern vorab noch einmal durch einen Wärmetauscher geführt werden. Dieser entzieht dem Dampf einen Teil seiner thermischen Energie und macht diese dann für Heizzwecke oder andere Prozesse nutzbar. Durch die gleichzeitige Bereitstellung von Elektrizität und Wärme wird die Stromproduktion von Kraftwerken zwar etwas geschmälert, der Gesamtwirkungsgrad lässt sich jedoch im Vergleich zur reinen Stromerzeugung maßgeblich steigern. KWK-Anlagen erreichen so etwa Nutzungsgrade von über 90 Prozent, während selbst modernste Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke einen Wirkungsgrad von nur etwa 60 Prozent aufweisen. Durch Kraft-Wärme-Kopplung und dem damit verbundenen Energierecycling der Abwärme wird der Primärenergieträger weitaus besser verwertet, was Ressourcen, Kosten und Emissionen einspart.
Eine weitere Möglichkeit des Energierecyclings ist die Wärmerückgewinnung, bei der sonst ungenutzte Prozesswärme zum Einsatz kommt. Hierbei wird die überschüssige Wärme von Produktionsstätten – üblicherweise in Metall- und Glasschmelzen, Papier- und Zellstofffabriken und ähnlichen Standorten – nicht einfach ausgeleitet, sondern aufgefangen. Sie kann dann entweder dem Herstellungsprozess erneut zugeführt oder aber zur Erzeugung von Dampf und anschließend Strom genutzt werden. In beiden Fällen lässt sich auch hier der Bedarf an neu zu verfeuerndem Brennstoff reduzieren.
Eine dritte Form der Energierückgewinnung ist das „Anzapfen“ von Wärmequellen, die aufgrund ihrer vergleichsweise niedrigen Temperaturen eigentlich nicht als solche nutzbar sind. Dies geschieht über Wärmepumpen, die für die Nutzbarmachung zwar ebenfalls Energie benötigen, allerdings aufgrund ihrer Effizienz mehr thermische Energie gewinnen können, als elektrischer Strom aufgewendet werden muss. Als mögliche Energiequellen, derer sich Wärmepumpen bedienen, kommen die von der Sonne erwärmte Umgebungsluft, das Erdreich, das Grundwasser oder Oberflächengewässer zum Einsatz. Auch die Abwärme von niedrig temperierten Prozessen und sogar das Abwasser lassen sich auf diese Weise energetisch nutzen. Gerade letzteres bietet dabei große Potentiale, bereits einmal aufgewendete Energie zur Erwärmung des Brauchwassers deutlich besser zu verwerten und so an anderer Stelle energetische Ressourcen einzusparen.
Wieso ist Energierecycling sinnvoll und wichtig?
Energierecycling dient dazu, ohnehin genutzte Energieträger umfassender auszuschöpfen und die gesamte Energieausbeute zu erhöhen. Dies ist aus verschiedenen Gründen von immensem Vorteil, gerade in Bezug auf fossile Brennstoffe und die Umweltbelastung, die sich aus deren Nutzung ergibt. Letztlich gehören die Emissionen von der Kohle-, Erdöl- oder Erdgas-Verfeuerung zu den Hauptauslösern des anthropogenen Treibhauseffektes und sorgen für den Klimawandel mit all seinen Folgen und Problemen. Da durch die Energierückgewinnung der Gesamtertrag aus dem aufgewendeten Rohstoff gesteigert wird, lässt sich die Nachproduktion von Strom und Wärme reduzieren, was ungeachtet der genutzten Energiequelle die Kosten senkt. Im Falle von fossilen Brennstoffen ist eine Verringerung der verfeuerten Menge sogar noch aus weiteren Gründen wichtig. Je weniger Kohle, Erdöl oder Erdgas in Kraftwerken und Heizsystemen verbrannt wird, umso geringer fallen die Schadstoffemissionen durch diese aus, was Ressourcen schont, den globale Erwärmung bremst und sowohl die Umwelt als auch Ökosysteme schützt. Ebenso schmälert eine Senkung des Verbrauchs endlicher Ressourcen auch die Abhängigkeiten von Energieimporten, insbesondere in Industriestaaten.
Aus diesen Gründen muss der Ausbau von Systemen zum Energierecycling parallel zum Ausbau der erneuerbaren Energien vonstattengehen, um sich schnellstmöglich von klimaschädlichen, endlichen und immer teurer werdenden fossilen Brennstoffen zu lösen. Kraft-Wärme-Kopplung und die Wärme(rück)gewinnung aus Umweltwärmequellen, Abwärme und Abwasser können einen großen Teil dazu beitragen, Emissionen zu senken und gerade Heiz- und Prozessenergie umweltfreundlich und wirtschaftlich bereitzustellen.
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