Pinch Analyse online

Das Ziel einer Pinch-Analyse ist es, Wärmequellen und -senken optimal über Wärmetauscher zu vernetzen, um Abwärme intern zu nutzen. Entscheidend dabei ist die kaskadierte Nutzung der Abwärme nach Temperaturstufen: Abwärme wird immer auf möglichst hohem Temperaturniveau verwendet, um das energetische Potenzial vollständig auszuschöpfen. So sollte Abwärme mit 300 °C nicht einfach zur Warmwasserbereitung bei 50 °C eingesetzt werden.

Das Ergebnis der Pinch-Analyse ist eine Übersicht, wie Wärme- und Kältebedarfe optimal gekoppelt werden können. Dieses theoretische Optimum zeigt auf, welche externen Kühl- und Wärmemengen minimal benötigt werden, welche maximale Kälteversorgungstemperatur und minimale Wärmeversorgungstemperatur erreichbar sind.

In der Praxis sind zusätzliche Randbedingungen zu berücksichtigen, die einige Abwärmeverwendungen einschränken können. Dennoch liefert eine systematische Pinch-Analyse oft kosteneffiziente Ansätze zur Steigerung der Energieeffizienz, wodurch Einsparungen von bis zu 30 % möglich sind, häufig mit einer Amortisation in weniger als zwei Jahren.

Der zeitaufwendigste Schritt bei der Pinch-Analyse ist die Erhebung und Aufbereitung aller Wärme- und Kältebedarfe. Wichtige Parameter sind Leistung, Wärmeträger (z. B. Luft, Wasser, Dampf), Volumenstrom und Temperatur. Jeder Bedarf wird als Prozessstrom („Stream“) bezeichnet und in aufzuwärmende Ströme (Cold Streams) und abzukühlende Ströme (Hot Streams) unterteilt.

Dabei muss der eigentliche Prozess vom Energiesystem klar abgegrenzt werden: Wird zum Beispiel ein Rohstoff wie Milch von 20 °C auf 80 °C erhitzt, zählt dieser selbst als Cold Stream – nicht das dabei verwendete Heizmedium.

Nach der Datenerhebung nutzt die Pinch-Analyse vor allem grafische Methoden. Die wichtigsten Diagramme sind die Hot und Cold Composite Curves sowie die Grand Composite Curve.

Die Composite Curves fassen alle Hot und Cold Streams jeweils zu einer Kurve zusammen und zeigen so den gesamten Heiz- und Kühlbedarf. Überlappende Bereiche, in denen Temperaturdifferenzen bestehen, eignen sich zur Wärmerückgewinnung; die Abschnitte links und rechts davon zeigen den externen Heiz- und Kühlbedarf.

Die Grand Composite Curve stellt die verbleibenden Energieanforderungen dar, wenn die interne Wärmerückgewinnung optimal genutzt wird. Sie zeigt, wo und in welchen Temperaturbereichen externe Heiz- oder Kühlenergie erforderlich ist und dient als wertvolles Werkzeug zur Integration von Wärmepumpen in industrielle Prozesse.

Weitere Grundlagen sind in unserem Blog-Artikel zur Pinch-Analyse beschrieben.