Ausgabe 12 | 2010

kompakt Jeden Monat neue Infos aus der Welt der Ingenieure

»» E N E R G I E U M W A N D L U N G

Ein wirkungsvoller Tausch © Visual Concepts, Fotolia · Foto oben: dw

In Umwandlungsprozessen von Energie stecken enorme Einsparpotenziale. Wärmetauscher helfen, Wärmeenergie sinnvoll zu nutzen und den Wirkungsgrad deutlich zu verbessern.

Die Umwandlung von einer Energieart in eine andere ist ein Dauerthema der Forschungs- und Entwicklungsabteilungen. Aber warum eigentlich? Energie kann schließlich gar nicht verloren gehen. Die Antwort ist einfach: Weil die Umwandlungsprozesse neben der nutzbaren Energie immer auch

»» P O R T R Ä T Aus heißer Luft wird H2O Kraftwerke benötigen viel Wasser für Kühlprozesse. Wärmetauscher der GEA, die Ingenieurin Jutta Layher konzipiert, helfen, liquide Ressourcen zu schonen. Mit Hilfe von luftgekühlten Kondensatoren wird aus TurbinenDämpfen H2O. »» weiter S. 3 + 4

einen Anteil an nicht nutzbarer Energie produzieren, zum Beispiel in Form von Wärme. Die Wandlungsprozesse sollten im Idealfall so optimiert werden, dass der Anteil der Nutzenergie möglichst groß ist und im besten Fall ein Wirkungsgrad von 100 Prozent erreicht wird. »» weiter S. 2 © dw

© dw

Energie gibt es in vielen verschiedenen Formen: zum Beispiel als kinetische (Bewegungs-)Energie, als chemische Energie in Energieträgern wie Kohle, Gas und Öl, als magnetische oder elektrische Feldenergie oder eben als thermische, also Wärmeenergie.

Thema: Thema: Wärmetauscher Textiltechnik Thema: Optische und Energierückgewinnung Technologien »» I N T R O Wärme im Wandel Regenerative Energien sind in aller Munde, den ersten Hauptsatz der Thermodynamik kennen allerdings die Wenigsten: „Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur in andere Energiearten umgewandelt werden.“ Wärmeaustausch- und Energierückgewinnungsprozesse haben aber mit Beidem zu tun. Zum einen kann man diese Technologien durchaus als regenerativ bezeichnen, denn sie nutzen thermische Energie, die sonst sinnlos verpuffen würde. Zum anderen werden Leistungsfähigkeit und Wirkungsgrad solcher Wärmeübertrager entscheidend durch thermodynamische Gesetzmäßigkeiten bestimmt. Ganz gleich, ob es sich um erhitztes Wasser handelt, das als Kühlmittel durch heiße Anlagenteile strömt, Dampfwolken, die im Rahmen ganz unterschiedlicher Prozesse entstehen, heiße Abluft, die durch riesige Ventilatoren abgesaugt wird, oder Rauchgase, die direkt nach dem Verbrennungsprozess entstehen. In allen diesen Arten von Abwärme steckt extrem viel nutzbare Energie. Für alle Anlagen, die sich in solche Prozesse einklinken, gilt aber noch ein anderer Grundsatz als der erste der Thermodynamik: Will man Wärme zurückgewinnen, sollte man genau wissen wie. Genau das lernt man in Ingenieur-Studiengängen der Verfahrenstechnik mit Schwerpunkt auf Energierückgewinnung. //

»» P R O D U K T E Die Technik der Tauscher Die Kälte-, Klima- und Verfahrenstechnik kennt verschiedene Bauformen der Wärmeübertrager – Lamellen, Rippenrohre, Platten und viele mehr. Das Prinzip bleibt aber dasselbe: Wärme wird immer vom heißen zum kalten Medium übertragen. »» weiter S. 5 + 6

THINK ING.-kompakt · Ausgabe 12/2010 · www.think–ing.de · Seite 2

»» Fortsetzung von S. 1: Ein wirkungsvoller Tausch

BA-Studiengang „Energieeffizienz“ an der Hochschule Emden/Leer: http://s.think-ing.de/bachelorenergieeffizienz-emdenleer BA-Studiengang „Regenerative Energietechnik“ an der Fachhochschule Flensburg: http://s.think-ing.de/bachelorregenerativ-flensburg BA-Studiengang „Energiesystemtechnik“ an der Hochschule Offenburg: http://s.think-ing.de/bachelorenergiesystem-offenburg BA-Studiengang „Regenerative Energien und Energieeffizienz“ an der Hochschule Regensburg: http://s.think-ing.de/bachelorregenerativ-effizienz-regensburg BA- und MA-Studiengang „Process Engineering and Energy Technology“ an der Hochschule Bremerhaven: http://s.think-ing.de/bachelor master-peet-bremerhaven BA- und MA-Studiengang „Verfahrens- und Umwelttechnik“ an der Hochschule Heilbronn: http://s.think-ing.de/bachelor master-umwelt-heilbronn MA-Studiengang „Energiesystemtechnik“ an der TU Clausthal: http://s.think-ing.de/masterenergiesystem-clausthal MA-Studiengang „Regenerative Energien und Energieeffizienz“ an der Universität Kassel: http://s.think-ing.de/masterenergieeffizienz-kassel MA-Studiengang „Energiesystemtechnik“ an der Fachhochschule Gelsenkirchen: http://s.think-ing.de/masterenergiesystem-gelsenkirchen Weitere Studiengänge finden sich in der IngenieurStudiengangSuche von THINK ING. unter: www.search-ing.de

© MTU Aero Engines GmbH

Ein Bachelor-Studium der Umwelt-, Verfahrens- oder Energietechnik, in der Regel aber auch der Elektrotechnik oder des Maschinenbaus kann als Grundlage dienen, bevor im Master eine Spezialisierung im Bereich der Energieumwandlung und Wärmetauscher erfolgt. Einige ausgewählte Links zu speziellen Bachelorund Master-Studiengängen:

das heiße Kunststoffgranulat Also ganz und gar nicht so, kann das erwärmte Metall seine gepresst wird, mit Wasser auf wie es bei der traditionellen Wärme sinnvoll an die Frischluft eine Temperatur von etwa 18 Glühbirne der Fall ist. Hier abgeben. Dies ist nur ein Beispiel, Grad Celsius gekühlt werden. wird elektrische Energie in wie auf einfache und effiziente Das Kühlwasser fließt in einem Lichtenergie umgewandelt. Weise der Wirkungsgrad verbesKreislauf und muss die Wärme, Dabei entsteht jede Menge sert werden kann. Durch den die es aufnimmt, wieder abWärmeenergie, die eben nicht Rotationswärmetauscher erreicht geben – allerdings nicht an die genutzt, sondern einfach an man bei der Airbus-Anlage Umgebung: Eine Wärmepumpe die Umgebung abgegeben tatsächlich über 70 Prozent. entzieht dem Wasser die Wärme wird. Das Verhältnis ist enorm und hebt die Dampftemperatur schlecht; der Wirkungsgrad liegt Was in Flugzeughallen schon auf 45 Grad Celsius. Das reicht bei gerade einmal fünf Prozent. funktioniert, könnte in Zukunft für die Hallenbeheizung und die Der Lichtenergie stehen also 95 auch bei Flugzeugen selbst Warmwasserbereitung. Im Detail Prozent verpuffender Wärmeeingesetzt werden. Die Firma funktioniert das so: Das energie gegenüber. Es warme Medium in einem gibt zwei Wege, den WirKühler, wie er in jedem kungsgrad zu erhöhen: die Auto zu finden ist, wird Lichtausbeute zu verbesdurch ein spezielles flüssisern oder die entstehende ges Kühlmittel verdampft, Wärmeenergie sinnvoll der Dampf wird in einem zu nutzen. Die prinziKompressor erhitzt und pielle Idee hinter dem dann in einen beliebizweiten Lösungsansatz, gen Heizungskreislauf also die „energiehaltigen Ein „fliegender Turbinen-Prüfstand“ an einer Boeing 747 – eingespeist, etwa für die Abfallprodukte“ nutzbar neuartige Wärmetauscher könnten schon bald in die Luft Raumerwärmung oder die zu machen oder „rückgehen, um an Triebwerken die Restenergie aus dem Abgasstrahl nutzbar zu machen Warmwasserversorgung. zugewinnen“, wird heute Nach dem gleichen Prinzip schon an vielen Stellen – oft im MTU Aero Engines aus München funktionieren übrigens auch großen Maßstab – umgesetzt. forscht an einem aus Rohren Kühlschränke und Klimaanlagen. aufgebauten Wärmetauscher, der Zum Beispiel in der Lackierhaldie Restenergie aus dem Abgas Wasserkühlkreisläufe finden sich le bei Airbus in Hamburg. Beim strahl eines Triebwerks aufnimmt, überall in der Industrie. Besonders Lackieren eines Flugzeugs wird in um damit die Kompressionsluft charakteristisch sind die übergroder Halle permanent frische Luft aufzuheizen, die in die Brennßen Kühltürme von Kraftwerken, benötigt, dazu erfolgt pro Stunde kammer des Triebwerks strömt. in denen nichts anderes geschieht: bis zu zehn Mal ein kompletter Bei stationären Gasturbinen sind Riesige Mengen heißen Wassers Luftaustausch. Das entspricht derartige Wärmetauscher schon werden durch Luft zur Abkühlung einer Umwälzung von 690.000 im Einsatz, aber für den Einsatz gebracht. Hier liegen noch riesige Kubikmetern. Saubere Luft wird in der Luft müssen sie sehr klein Einsparpotenziale, denn bisher über die Decke eingeblasen, und leicht sein. Der Kraftstoffverwird die Wärme vielfach ungenutzt am Boden abgesaugt und von brauch könnte, laut MTU, um 15 an die Umgebung abgegeben, Farbrückständen gereinigt. Neun bis 20 Prozent gesenkt werden. was in punkto Ineffizienz an die sogenannte Rotationswärmeeingangs erwähnte Glühbirne tauscher mit einem Durchmesser Es geht aber auch noch erinnert. Auf diesem Gebiet sind von jeweils sechs Metern sorgen anders. Bei der Jung GmbH in also noch eine Menge kreative dafür, dass die in der AbsaugEssen, die Kunststoffformen im Ideen von Ingenieurinnen und luft enthaltene Wärmeenergie Spritzgussverfahren herstellt, Ingenieuren gefragt. // nicht ungenutzt verloren geht. müssen die Werkzeuge, in denen Die Rotationswärmetauscher Funktionsweise des in eine Flugzeugturbine integrierten Lanzett-Wärmetauschers der MTU Aero Engines. Mit der so gewonnenen Energie lässt sich Kompressionsluft bestehen aus einem circa 20 für die Triebwerks-Brennkammer vorheizen. Kerosineinsparung: 15 bis 20 Prozent Zentimeter breiten Metallrad, das mit einer dünnen Metallfolie, die Wellpappe ähnelt, umwickelt ist, und so einen Durchmesser von sechs Metern erreicht. Das Metall nimmt die von oben zugeführte Wärme aus der Abluft gemäß des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik auf. Dieser besagt nämlich, dass Wärme immer von einem wärmeren Medium auf ein kälteres übertritt, und niemals umgekehrt. Da von unten kühlere Frischluft eingeblasen wird und sich das Rad dreht, © MTU Aero Engines GmbH

Links zum Studium

THINK ING.-kompakt · Ausgabe 12/2010 · www.think–ing.de · Seite 3

»» P O R T R Ä T

Warm up, cool down und Wasser marsch © GEA Group AG

Umwelttechnik-Ingenieurin Jutta Layher kalkuliert und konzipiert bei der GEA Wärmetauscher zur Rückkühlung in Großkraftwerken

Eine riesige Anlage mit luftgekühlten Kondensatoren hat die GEA auch auf der anderen Seite der Hemisphäre errichtet: in einem kohlegefeuerten Kraftwerk im australischen Queensland

Denn nicht überall, wo Kraftwerke gebaut werden, ist auch eine ausreichende Wasserversorgung gewährleistet. Sogar regenerative, solarthermische Kraftwerke machen im Hinblick auf ihren Wasserbedarf keine Ausnahme. Das Vorzeige-Projekt der Andasol-Solarfelder in der spanischen Provinz Granada

sind pro Jahr rund 870.000 Kubikmeter Wasser nötig. Dank der Technologie der GEA, die mit viel Know-how und Ingenieurinnen und Ingenieuren wie Jutta Layher weltweit verschiedene Arten von luftgekühlten Kondensatoren zum Einsatz bringt, lassen sich vorhandene Ressourcen schonen

© dw

Alles andere als heiße Luft ist der Job von Jutta Layher bei der GEA in Bochum. Man könnte eher von ziemlich cooler Technik sprechen, denn die 38-jährige Projekt- und Vertriebsingenieurin leistet die Vorplanung und Kalkulation für eine ganz spezielle Form von Wärmetauschern – sogenannte luftgekühlte Kondensatoren. Diese riesigen Rückkühlsysteme stecken in allen Arten von Großkraftwerken, um Dampf, der durch eine Dampfturbine strömt, wieder zu kondensieren. Dazu sind Anlagen nötig, die nicht selten FußballfeldDimensionen erreichen. In denen wird der heiße Dampf durch eine Vielzahl von Stahlrohren mit Aluminiumrippen geleitet, die von außen von kühlerer Luft umströmt werden. Diese durch Ventilatoren zugeführte Luft kühlt die Rohrwände ab, so dass der Dampf daran kondensieren kann. Aus heißem Abdampf wird Wasser. Und jenes ist in Kraftwerken heiß begehrt und wird in großen Mengen für den Kühlkreislauf benötigt.

GEA-Ingenieurin Jutta Layher an ihrem Schreibtisch in der Bochumer Hauptzentrale

beispielsweise hat zwar einen Spitzenwirkungsgrad von 70 Prozent und die 50-MegawattTurbinen können sauberen Strom für circa 200.000 Einwohner produzieren, aber für die Kühlung der Dampfturbinen

und trotzdem funktionierende Kühlkreisläufe aufrechterhalten. Bevor der liquide Kreislauf in Schwung kommen kann, ist Jutta Layher am Zug. Die Kraftwerksbetreiber möchten

schließlich ein optimiertes Kühlsystem kaufen und benötigen Infos zu Schnittstellen, Stromverbrauch und Kosten. „Ich erstelle Angebote auf Basis der Kundenanforderungen. Was ich wissen muss, sind die thermischen Anforderungen zu Dampfmenge, Dampftemperatur und Kondensationsdruck, die Art des Kraftwerks-Konzepts sowie die Vorgaben zu Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Schallschutz. Danach starte ich mit meinen Berechnungen und Kalkulationen“, erklärt die erfahrene Ingenieurin. Dazu nutzt sie diverse Inhouse-Software-Tools, checkt aktuelle Preise für Stahl und Aluminium, für Rohrleitungsbau sowie für Transport und Logistik. Zudem konsultiert sie ihre Kollegen im Team, Statiker, Prozess- und Elektrotechniker. Denn am Ende muss alles ganz genau stimmen und ein Angebot für eine Anlage in TopQualität zum konkurrenzfähigen Preis dabei herauskommen. „Bei unseren Angeboten landen wir immer im Millionenbereich“, sagt Jutta Layher. „Das zeigt schon, in welchen Größenordnungen hier geplant wird.“

THINK ING.-kompakt · Ausgabe 12/2010 · www.think–ing.de · Seite 4

© GEA Group AG

Erst vor einigen Monaten konnte die GE A wieder einen 20-Millionen-DollarGroßauftrag an Land ziehen, bei dem es darum geht, einen luftgekühlten Kondensator für ein solarthermisches Kraftwerk im Nahen Osten mit 100 Megawatt zu bauen. Genau solche herausfordernden Bedingungen sind es, für die die Technologie der wassersparenden Kraftwerkskühlung besonders geeignet ist. „Der Nahe Osten entwickelt sich in Bezug auf Anlagen zur Energieproduktion zu einer der Wachstumsregionen der Welt, in der mittlerweile auch bereits die ersten Projekte im Bereich der erneuerbaren Energien realisiert werden. Da die Anlagen in sehr trockenen Regionen gebaut und unter extremen Umweltbedingungen betrieben werden, sind besonders verlässliche und effiziente

»» I N T E R V I E W

Welches war für Sie das herausragende berufliche Ereignis der letzten Monate? Bei jedem Projekt, an dem ich gearbeitet, kalkuliert und berechnet habe, ist es immer wieder aufs Neue spannend, ob es dann auch tatsächlich zum Auftrag kommt. Wenn es klappt, ist es letztendlich immer ein tolles Glücksgefühl für mich.

Rückgewinnung und Wärmetauscher weltweit Jutta Layher (38) hat Umwelttechnik an der FH Gießen studiert und arbeitet als Projekt- und Vertriebsingenieurin bei der GEA, die weltweit mehr als 20.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt und einer der größten Systemanbieter für die Energieund Nahrungsmittel-Branche ist. Der Konzernumsatz lag in 2009 bei 4,4 Milliarden Euro. Layher ist im Segment GEA Heat Exchangers tätig, das zahlreiche Anwendungen und Einsatzbereiche, von der Klimaanlage bis zum Kühlturm, abdeckt. Laut Unternehmensangaben verfügt man „über das wahrscheinlich breiteste Portfolio von Wärmetauschern weltweit“.

Sehen Sie die Anlagen, an deren Konstruktion Sie beteiligt sind, auch schon mal konkret vor Ort? Ich mache ja eine rein theoretische Vorplanung und die Anlagen sind auf dem ganzen Globus verteilt. Zu Vorab-Gesprächen reise ich zwar zum Kunden, wenn es dann zum Auftrag kommt und die Anlagen gebaut werden, dann arbeite ich schon längst am nächsten Projekt. Wie wichtig sind für eine Ingenieurin in Ihrer Branche Teamfähigkeit und Fremdsprachenkenntnisse – also die berühmten Soft Skills? Ohne Englisch wäre ich als Projektingenieurin bei einem international ausgerichteten Unternehmen wie der GEA ziemlich verloren. Da profitiere ich von meinen guten Englischkenntnissen aus Schulzeiten, da war ich in Englisch und Deutsch zeitweilig sogar besser als in Mathe.

Beschreiben Sie kurz und in Stichworten einen für Sie typischen beruflichen Tagesablauf! Die Tage sind nie typisch – mal bin ich im Büro und führe Kalkulationen durch oder ich bin bei Kundengesprächen oder Vertragsverhandlungen. Dann wiederum gibt es Tage, da kommt ein Anruf und alles ist anders als geplant.

Trockenkühlsysteme erforderlich, um die Kühlung sicher zu stellen. Aufgrund unserer weltweiten Erfahrung sowohl mit luftgekühlten Kondensatoren als auch mit indirekten Trockenkühlsystemen sind wir sehr gut aufgestellt, um von diesem Trend zu profitieren“, sagt Jutta Layhers oberster Chef, Andreas Balogh, der Präsident der Business Unit Air Cooled Condenser /  H eller bei der GEA. Da wird Jutta Layher also in den nächsten Monaten wieder genug zu tun und viel zu kalkulieren haben …

Welches technische Equipment nutzen Sie für Ihre Arbeit? Taschenrechner, PC mit spezieller Inhouse-Software für thermische Auslegung und Stahlbau. Ganz wichtig sind mir aber persönliche Termine beim Kunden, um genau zu verstehen, was für eine Anlage der Kunde benötigt.

Verwenden Sie in Ihrer jetzigen Tätigkeit noch Wissen, dass Sie in Schule und Studium erworben haben? Ja klar. Vor allem physikalische Grundlagen wie Thermodynamik und Strömungslehre sowie spezielle Inhalte aus der Verfahrenstechnik.

Haben Sie auch bei einer Fahrt über die Autobahn immer einen Blick für große Industrieanlagen, in denen GEA-Technik stecken könnte? Durchaus. Wenn ich beispielsweise auf der A3 an Leverkusen vorbeifahre, dann werfe ich immer einen Blick auf den neuen luftgekühlten Kondensator der Müllverbrennungsanlage. Da hatte ich seinerzeit auch meine Finger mit im Spiel. Was machen Sie in Ihrer Freizeit, um auf andere Gedanken zu kommen? Fotografie ist mein großes Hobby – speziell Reisefotografie und Industriekultur. Da ich über zweieinhalb Jahre in Peking gearbeitet habe, war ich auch in Kambodscha und Thailand und hatte faszinierende Motive vor der Linse. Sportarten wie Joggen und Tauchen mache ich übrigens auch gern. Zum Abschluss: Welchen Rat geben Sie jungen Menschen, die sich für einen ähnlichen akademischen und beruflichen Weg wie Ihren interessieren? Man sollte immer offen sein für Neues, denn letztlich entwickelt sich im Leben meist alles doch ganz anders, als man ursprünglich gedacht hat. Durch viel Flexibilität tun sich oftmals Türchen in neue Richtungen auf, die man vorher nie vermutet hätte. //

© GEA Group AG

Der Abdampf aus der Turbine gelangt durch das oben angebrachte blaue Rohr in die Rippenrohrbündel

Was macht die Arbeit einer Ingenieurin für Umwelttechnik bei der GEA Group so interessant? Das Internationale – ich hatte und habe Projekte in Ländern wie Israel, China, dem Nahen und Mittleren Osten, Frankreich und Großbritannien. Aber auch das Abwechslungsreiche – ich finde es spannend, wenn ich von null auf hundert in neue Projekte springen muss.

Wo lagen die besonderen Schwierigkeiten im Studium? Ich bin immer gut durchgekommen. Nur mit der Elektrotechnik hatte ich so meine Probleme …

Dachförmig angeordnete Rippenrohrbündel, in denen der Dampf kondensiert

THINK ING.-kompakt · Ausgabe 12/2010 · www.think–ing.de · Seite 5

»» K U R Z - I N T E R V I E W

»» P R O D U K T E

» 10 Antworten in 10 Sätzen

Wärme lässt sich übertragen, aber nicht tauschen

Ein Arbeitstag beginnt mit … Infos über den Betriebszustand der Anlage und der Durchsprache der Tagesplanung mit meiner Sekretärin. Im Bereich Energierückgewinnung … muss man darauf achten, die Wirtschaftlichkeit nicht aus den Augen zu verlieren. Wirklich aufregen könnte ich mich … über die Aussage: „Das haben wir schon immer so gemacht!“ Die deutsche Verfahrenstechnik-Branche … ist dabei zu überaltern und läuft Gefahr, an Bedeutung zu verlieren. In Wärmetauschern steckt … viel Potenzial, um Anlagen energieeffizienter zu gestalten. Entspannung finde ich … leider viel zu selten. Meine Welt ist voller Wärme, … weil meine Familie trotz der hohen Arbeitsbelastung voll hinter mir steht. Wenn ich nicht Ingenieur geworden wäre, … hätte ich gern als Anthropologe gearbeitet. Das Beste an meinem Job ist, … dass man die wahre Bedeutung des Wortstammes „Ingenium“ (Begabung, Genialität) mit Leben füllen kann. Als Rentner werde ich … noch einmal zur Uni gehen und ohne Leistungsdruck studieren. //

Große Wasserkühlkreisläufe findet man besonders in Kraftwerken. Zeichen dafür sind die Kühltürme, in denen riesige Mengen heißen Wassers durch Luft zur Abkühlung gebracht werden. Wärmetauscher können hier viel Energie nutzbar machen, die sich sonst einfach „in Luft auflöst“

Die Bezeichnung Wärmetauscher ist eigentlich nicht ganz korrekt, denn Wärme kann schließlich nur von einem heißen zu einem kalten Medium übertragen und nicht getauscht werden. Also, bitte nicht vom Wortsinn auf die falsche Fährte führen lassen, wenn von Wärmetauschern die Rede ist. Wärmeübertrager wäre die treffendere Bezeichnung. Gemeint ist aber ein- und dasselbe physikalische Prinzip. In der Kälte- und Klimatechnik werden Lamellenwärmetauscher vorwiegend zur Erwärmung und Kühlung von Flüssigkeiten mit Gasen (oder umgekehrt) eingesetzt. Als Heiz- oder Kühlmedium sind Wasser, Dampf, Öl oder Kältemittel geeignet. Aufgrund der speziellen Bauweise aus vielen, nebeneinander liegenden Lamellen kann eine große Wärmeübertragungsfläche in einem relativ kleinen Gehäuse untergebracht werden. Konkrete Einsatzbereiche sind

Heizungs-, Lüftungs- und Wärmerückgewinnungsanlagen sowie Wärmepumpen oder die Luftkühlung in Kühlräumen. Die Bauform der Rohrbündelwärmetauscher kann man sich vom technischen Aufbau als eine Schweißkonstruktion aus einem langen Stahlrohr mit großem Durchmesser vorstellen, in das wiederum hunderte bis © Wallstein-Gruppe

Jörg Gödde (44) ist Bereichsleiter bei der Entsorgungsgesellschaft Krefeld. Seine Arbeit umfasst die Leitung der Müllverbrennung, der Instandhaltung und der Planungsabteilung. Studiert hat Jörg Gödde Chemietechnik an der Universität Dortmund, danach war er als Projektingenieur und in der Betriebsleitung für den Bereich Müllverbrennung tätig.

© Hans-Joachim Roy, Fotolia

Neue Technologien der Wärmerückgewinnung verbessern die Energiebilanz sowohl in der Industrie als auch in privaten Haushalten

Ein Rippenrohrwärmetauscher aus korrosionsbeständigem Spezialstahl – fertig verschweißt und bereit für harte Einsätze im Kraftwerksalltag

tausende einzelner Stahlrohre mit kleinem Durchmesser integriert sind. Durch diesen Stahlzylinder

strömt das erste Medium, durch die dünnen Rohre das zweite – also Flüssigkeiten oder Gase. Das heißere Medium kühlt ab, das kältere wird aufgeheizt. Rohrbündelwärmetauscher findet man in vielen industriellen Prozessen, als Ölkühler an Großmaschinen, bei der Rückgewinnung von Abwärme aus Öfen oder in der chemischen Industrie. Die Übertragung von Wärmeleistung von einem zum anderen Element ist selbstverständlich auch das Funktionsprinzip eines Plattenwärmetauschers. Jener ist für alle Bereiche, in denen traditionelle Wärmetauscher eingesetzt werden, geeignet – meist arbeitet er sogar leistungsfähiger und wirtschaftlicher. Die (Ab)wärme wird bei diesen Konstruktionen durch wellenartige Platten geleitet. Jene liegen im Wechsel nebeneinander, so dass in den aufeinanderfolgenden Zwischenräumen jeweils das aufzuwärmende und danach das wärmeabgebende Medium fließt. Die Platten bestehen aus extrem

© Wallstein-Gruppe

THINK ING.-kompakt · Ausgabe 12/2010 · www.think–ing.de · Seite 6

»» FACHBEGRIFFE Wärme-Deutsch und Energie-Latein

Ein Gas-Gas-Wärmetauscher mit Kunstoffrohren und -auskleidungen, der bei der Wallstein Gruppe in Recklinghausen konzipiert und konstruiert wurde, wird in die neue Line der Müllverbrennung RZR-Herten II eingebaut

gebracht. Der Austausch von verbrauchter und feuchter Raumluft gegen frische und sauerstoffreiche erfolgt im Inneren der Geräte über einen Rotationswärmetauscher, der sogar eine Wärmerückgewinnung von bis zu 88 Prozent aus der Abluft erzielen soll. Das Unternehmen EnOcean aus Oberhaching hat Funksensoren entwickelt, die ohne

aus kleinsten Temperaturdifferenzen Strom gewinnen können. EnOcean ist damit Vorreiter auf dem Gebiet der EnergyHarvesting-Technologien, die sich mit der Erzeugung von Strom aus Quellen wie Vibrationen, Luftströmungen oder der Umgebungstemperatur beschäftigen. Ein Bereich übrigens, der nicht nur im privaten Haushalt eine Zukunft hat, sondern sicher auch in der Industrie. //

© Reinraum

wärmeleitfähigem Material und haben Hohl- und Zwischenräume, die Luftverwirbelungen im Inneren des Systems ermöglichen. Genau dort kommt es zum eigentlichen Wärmeübertragungsprozess. Vorteil der Plattenwärmetauscher ist die kompakte, erweiterbare Bauweise, der gute thermische Wirkungsgrad, die einfache Installation und die hohe Wärmerückgewinnungsleistung.

Wärmepumpe in einem österreichischen Fernheizkraftwerk mit einer Absorptionsleistung von 14.000 Kilowatt zur Nutzung industrieller Abwärme

Wärmeübertragungstechnik gibt‘s auch für den Hausgebrauch – und das im wahrsten Sinne des Wortes. Der schwedische Wärmepumpenhersteller NIBE (mit deutscher Zentrale in Celle) hat Kompaktlüftgeräte für die Be- und Entlüftung von Neubauten und renovierten Altbauten auf den Markt

Batterien arbeiten und stattdessen von Energiewandlern versorgt werden. Sie beziehen die notwendigen geringen Energiemengen zum Beispiel zur Licht- und Temperaturregelung oder Überwachung von Haushaltsgeräten aus der Umgebung – mit Hilfe von Thermoenergiewandlern, die

Impressum Herausgeber: GESAMTMETALL Gesamtverband der Arbeitgeberverbände der Metall- und Elektro-Industrie e. V. Voßstraße 16 · 10117 Berlin Objektleitung: Wolfgang Gollub (verantw.) Druck: color-offset-wälter GmbH & Co. KG, Dortmund

» Joule: Einheit, in der Energie gemessen wird, ganz gleich, ob es sich um mechanische, elektrische oder thermische Energie handelt. Ein Joule entspricht der Energie, die man braucht, um einen Körper einer Masse von 102 Gramm einen Meter anzuheben oder für die Dauer von einer Sekunde die Leistung von einem Watt aufzubringen, was in etwa dem menschlichen Herzschlag entspricht. Mit 4,1867 Joule kann man außerdem 14,5 Grad Celsius warmes Wasser um ein Grad Celsius erwärmen. » Thermovoltaik: Gebiet der Physik, das auf Prozesse der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie spezialisiert ist. » Seebeck-Effekt: Beschreibt das Phänomen, dass zwischen zwei Punkten eines elektrischen Leiters, die unterschiedliche Temperaturen aufweisen, eine elektrische Spannung entsteht. Um den Effekt in der Praxis nutzbar zu machen, braucht man zwei unterschiedliche Leitermaterialien. Auf diese Weise konstruierte sogenannte Thermoelemente sowie Thermogeneratoren haben aber bisher noch einen sehr niedrigen Wirkungsgrad, der in etwa dem der Glühbirne entspricht. In Zukunft sollen verbesserte Modelle vor allem zur Abwärmenutzung in Fahrzeugen, Blockheizkraftwerken, Abwasseranlagen oder Müllverbrennungsanlagen eingesetzt werden. » Peltier-Effekt: Umkehrung des SeebeckEffekts; ein Stromfluss beeinflusst die Richtung des Wärmetransports und ermöglicht so, die natürliche Wärmeflussrichtung von warm nach kalt aufzuheben. In der Praxis kann man mit sogenannten Peltier-Elementen durch Strom Temperaturdifferenzen zur Kühlung erzeugen. Sie werden in Kühlboxen eingesetzt.