Wie vollzieht sich Wärmetransformation?
Für die Wärmetransformation kommen verschiedene Technologien zum Einsatz, je nachdem, was mit dem Prozess bewerkstelligt werden soll. Dient die Wärme dazu, Arbeit zu verrichten, geschieht dies über so genannte Wärmekraftmaschinen. Diese machen sich den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zunutze, dass Wärme immer um einen Gleichgewichtszustand bemüht ist und sich folglich immer von einem wärmeren physikalischen System in ein kälteres bewegt. Typische Beispiele für Maschinen dieser Art sind etwa Verbrennungsmotoren, Gas- oder Dampfturbinen. Durch die Verfeuerung eines Energieträgers oder aber die Erhitzung eines Arbeitsmediums auf anderem Wege wird ein Gas erzeugt, welches sich schließlich durch das technische System der Wahl (Kolben, Turbine, etc.) bewegt und dieses damit antreibt.
Des Weiteren ist von Wärmetransformation die Rede, wenn das Temperaturniveau von Wärmeenergie durch die Nutzung technischer Prozesse manipuliert wird. Dies geschieht mittels Kraftwärmemaschinen, also Wärmepumpen und Kältemaschinen. Hierbei kommt ein Kältemittelkreislauf zum Einsatz, in dem sich ein Wärmeleitmedium bewegt und mittels Verdichtung und Entspannung bearbeitet wird. Dem Arbeitsmedium wird an einer Wärmequelle thermische Energie zugeführt, so dass es verdampft, im zweiten Schritt erfolgt eine Kompression des Dampfes, um sein Temperaturniveau zu erhöhen. Danach wird der Dampf an einem zweiten Wärmetauscher wieder verflüssigt und die Wärme abgeführt. Zuletzt erfolgt die Entspannung – also die Normalisierung des Drucks – des Arbeitsmediums, bevor der Kreislauf von vorn beginnt. Liegt der Verdampfer dabei im Zentrum des technischen Systems und wird so Wärme aus diesem transportiert, handelt es sich um eine Kältemaschine. Dient der Verflüssiger primär dazu, aufbereitete Wärme abzunehmen und sie einem anderen technischen System zuzuführen, fungiert die Kraftwärmemaschine als Wärmepumpe bzw. Heizung.
Wärmetransformatoren können zudem auch gekoppelt werden. Hierbei werden Wärmekraft- und Kraftwärmeprozesse zusammengeschaltet, um zum Beispiel die nötige Antriebsenergie (oder zumindest einen Teil davon) einer Wärmepumpe oder Kältemaschine über die Umwandlung von thermischer Energie bereitzustellen.
Wieso ist Wärmetransformation ein so wichtiger Prozess?
Über die Wärmetransformation ist es möglich, thermische Energie verschiedenen Zwecken zuzuführen. So funktioniert ein Großteil unserer Kraftwerke nur aufgrund dieses Prinzips: Über die Verbrennung eines Energieträgers und die Erwärmung eines Arbeitsmediums treibt letzteres Turbinen an, die dann an einen Generator gekoppelt Strom erzeugen. Ebenso ist eine nicht-elektrische Fortbewegung ohne Wärmetransformation nicht möglich, da die thermische Energie der Gase und deren Bewegung notwendig ist, um Kolben und somit die restliche Mechanik von Pkw, Schiffen, Flugzeugen und anderen Transportmitteln anzutreiben.
Den wichtigsten Nutzen hat die Wärmetransformation jedoch in der regenerativen Bereitstellung von thermischer Energie aus niedrig temperierten Energiequellen. Anstatt fossile Energieträger zu Heizzwecken oder für industrielle Prozesse zu verbrennen, lassen sich die Umgebungsluft, der Boden sowie das Grundwasser hierfür nutzen. Die vergleichsweise geringe Wärmeenergie wird durch den Einsatz von elektrischem Strom aufbereitet und erreicht schließlich das geeignete Temperaturniveau. Auf dieselbe Weise lässt sich Energie zudem recyceln, um die gesamte Energieausbeute bestimmter Prozesse zu erhöhen. So verfügen zum Beispiel Abgase oder Abwasser noch über ein gewisses Maß an thermischer Energie, welches bei der simplen Ausleitung dieser über Schornsteine oder Abwasserkanäle verloren gehen würde. Kommen an den Ausleitungssystemen jedoch Wärmetauscher zum Einsatz, lässt sich ein Teil dieser Energie zurückgewinnen, ebenfalls aufbereiten und erneut nutzen. Dieses „Energierecycling“ spart bzw. reduziert nicht nur die Neuerzeugung von Wärme – insbesondere durch umweltschädliche und endliche Ressourcen – sondern funktioniert aufgrund der leichten und überwiegend konstanten Verfügbarkeit der „Abfallwärmequellen“ sowie des vergleichsweise hohen Temperaturniveaus von diesen sogar ausgesprochen effektiv.
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Insbesondere im Abwasser steckt viel ungenutztes Potential, da es überall anfällt und eine leicht verfügbare sowie recht ergiebige Energiequelle darstellt. Mittels Wärmetransformation lässt sich diese Energie zurückgewinnen, erneut nutzen und so an anderer Stelle die Neuerzeugung einsparen. Arbeiten die Systeme dann auch noch mit regenerativ gewonnenem Strom, erfolgt die Nutzung vollkommen emissionsfrei. Die Technologie kann ein wichtiger Baustein der Wärmewende sein. Interessieren auch Sie sich für umweltfreundliche und effiziente Abwasserwärmerückgewinnung zur Wärmeversorgung von Quartieren und Industrie, dann wenden Sie sich an UHRIG und informieren Sie sich über unsere hochmodernen Therm-Liner-Module. Sie erreichen uns per Mail oder telefonisch.
