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Prozesswärme

Viele industrielle Prozesse benötigen Wärme für die Durchführung technischer Prozesse. Einige typische Beispiele für solche Prozesswärme:

• Für viele Prozesse wird Dampf benötigt, der durch Erhitzen von Wasser in einem Dampferzeuger gewonnen wird.
• Trocknungsprozesse erfordern oft, dass erwärmte Luft über die zu trocknenden Dinge geleitet wird. Die Temperaturerhöhung erhöht nämlich die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf aufzunehmen. In anderen Fällen wird das zu trocknende Material direkt erhitzt.
• Für metallurgische Prozesse muss das Metall oft geschmolzen werden. Hierfür wird Wärme auf einem meist recht hohen Temperaturniveau benötigt.
• In der chemischen Energie müssen Stoffe oft auf hohe Temperaturen gebracht werden, um gewisse chemische Reaktionen zu ermöglichen. Sogenannte endotherme Reaktionen verbrauchen bei ihrem Ablauf auch Wärme. Dies bedeutet, dass die Reaktionsprodukte dann eine höhere Energie mit sich tragen als die Ausgangsstoffe.

Für die Herstellung von Prozesswärme kommen verschiedene Energiequellen in Frage:

• Häufig werden Brennstoffe verbrannt, beispielsweise Erdgas oder Heizöl. Hiermit können bei Bedarf auch relativ hohe Temperaturen erzeugt werden, insbesondere bei Anwendung von Rekuperation (Vorwärmung der Zuluft mit Hilfe der Abgase).
• Prozesswärme kann als Nebenprodukt bei stromerzeugenden Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung gewonnen werden. Hierbei sind die erreichbaren Temperaturen jedoch stärker begrenzt – häufig auf unter 100 °C. Es gibt allerdings Ausnahmen, beispielsweise Hochtemperatur-Brennstoffzellen.
• Eine weitere Wärmequelle für nicht allzu hohe Temperaturen sind Sonnenkollektoren. Wegen der nicht ständigen Verfügbarkeit werden Sonnenkollektoren meist in Kombination mit anderen Wärmequellen (etwa Feuerungen) genutzt. Es ist aber auch möglich, gewisse Trocknungsprozesse (z. B. in der Landwirtschaft) einfach nur bei sonnigem Wetter durchzuführen. Außerdem gibt es Anlagen mit Spiegelfeldern, die mit konzentriertem Sonnenlicht sehr hohe Temperaturen erzeugen können.
• Auch Kernreaktoren können statt zur Stromerzeugung auch für die Herstellung von Prozesswärme genutzt werden – im Falle von Hochtemperaturreaktoren auch auf einem recht hohen Temperaturniveau. Diese Möglichkeit wird jedoch kaum genutzt.
• Hochtemperatur-Prozesswärme wird häufig auch mit elektrischer Energie erzeugt (→ Elektrowärme). Dies ist zwar weniger energieeffizient als andere Methoden, aber für hohe Temperaturen stehen oft kaum praktikable Alternativen zur Verfügung.

Tendenziell wird die energieeffiziente Erzeugung von Prozesswärme schwieriger, wenn das benötigte Temperaturniveau hoch ist. Deshalb gilt es oft, dieses Temperaturniveau nicht höher als nötig zu wählen. Die Menge der benötigten Prozesswärme lässt sich je nach Fall mit verschiedenen Methoden verringern, beispielsweise durch Wärmerückgewinnung.

Siehe auch: Wärme, Temperatur, Wärmerückgewinnung, Solarthermie, Elektrowärme