Abwärme (auch Verlustwärme genannt) ist die Wärme, die ein technischer Prozess an seine Umgebung abgibt und die nicht mehr für den ursprünglichen Zweck zur Verfügung steht. Thermodynamisch ist sie die unvermeidliche Folge der Irreversibilität realer Vorgänge: Ein Teil der eingesetzten Energie wird dissipiert und fällt als Wärme auf einem niedrigeren Temperaturniveau an. Wo Energie umgewandelt wird — im Motor, im Netzteil, im Prozessor — entsteht deshalb immer auch Abwärme.
Vier Größen entscheiden über die Nutzbarkeit
Ob sich Abwärme wiederverwenden lässt, hängt von vier Faktoren ab:
- Temperaturniveau: Es bestimmt den Exergiegehalt, also den Anteil der Wärme, der sich überhaupt in hochwertige Wärme oder Arbeit überführen lässt.
- Wärmemenge: Eine große, aber kühle Quelle kann mehr nutzbare Energie enthalten als eine heiße mit geringem Massenstrom.
- Kontinuität: Gleichmäßig anfallende Abwärme ist leichter zu verwerten als stoßweise Lastspitzen.
- Gleichzeitigkeit: Wärmequelle und Wärmesenke müssen zeitlich zusammenpassen, sonst braucht es einen Wärmespeicher.
Drei Temperaturklassen
- Hochtemperatur (über rund 300 °C): Industrieöfen, Abgase, Schmelzprozesse — direkt als Prozesswärme nutzbar, teils sogar verstrombar.
- Mitteltemperatur (rund 100 bis 300 °C): Abgasströme von Blockheizkraftwerken, Dampf- und Trocknungsprozesse — geeignet für Prozesswärme und Einspeisung in Wärmenetze.
- Niedertemperatur (unter 100 °C): Prozessor- und Serverabwärme in Rechenzentren mit Rückluft von typisch 25 bis 35 °C, dazu Abwasser und Kälteanlagen — nutzbar nur mit Temperaturanhebung durch eine Wärmepumpe, mit großen Heizflächen oder über Speichermassen.
Kaskadennutzung: mehrmals statt einmal
Weil jede Nutzung das Temperaturniveau senkt, soll Abwärme entsprechend ihrem Exergiegehalt in abfallenden Stufen mehrfach verwendet werden — erst als Prozesswärme, dann zum Heizen, zuletzt zum Vorwärmen. Diese kaskadenförmige Nutzung verlangt das Energieeffizienzgesetz ausdrücklich und steigert die aus einer Kilowattstunde Abwärme gewonnene Nutzenergie erheblich.
Abwärme im Rechenzentrum
Ein Rechenzentrum ist eine fast reine Wärmequelle: Nahezu die gesamte aufgenommene elektrische Energie verlässt die IT wieder als Wärme. Die Kühlung führt sie zunächst über Luft oder Flüssigkeit ab; wo sie endet, entscheiden Kaltwassersatz und freie Kühlung. Kühltürme und Rückkühler geben die Wärme an die Außenluft ab, begrenzt durch die Kühlgrenztemperatur. Statt sie nur abzuführen, lässt sie sich über Wärmerückgewinnung zurückholen und als Fernwärme in ein Wärmenetz einspeisen. Das Temperaturniveau der Rückluft liegt dabei deutlich unter dem klassischer Heiznetze, weshalb meist eine Wärmepumpe anhebt.
Pflichten nach dem Energieeffizienzgesetz
Das Energieeffizienzgesetz verpflichtet Unternehmen, entstehende Abwärme nach dem Stand der Technik zu vermeiden, auf den technisch unvermeidbaren Anteil zu begrenzen und wiederzuverwenden, soweit dies möglich und zumutbar ist. Für Rechenzentren gilt zusätzlich eine Sonderregel: Wer den Betrieb ab dem 1. Juli 2026 aufnimmt, muss einen Anteil wiederverwendeter Energie nach DIN EN 50600-4-6 von mindestens 10 Prozent erreichen — ab 2027 sind es 15, ab 2028 dann 20 Prozent — und eine Energieverbrauchseffektivität von höchstens 1,2 einhalten. Der Stromeinsatz von Anlagen, die ausschließlich der Aufwertung der Abwärme dienen, bleibt bei der Berechnung der Energieverbrauchseffektivität außer Betracht.
Wie viel Energie über die IT hinaus nötig ist, beschreiben die Kennzahlen des Rechenzentrums: die Power Usage Effectiveness, die Water Usage Effectiveness und die Carbon Usage Effectiveness. Die Wiederverwendung selbst bilanziert der Energy Reuse Factor.
Abgrenzung
Abwärme ist die Ressource, also die anfallende Verlustwärme. Die Wärmerückgewinnung ist das Verfahren, mit dem sie zurückgeholt wird, und Fernwärme der Transportweg, über den sie zu Verbrauchern gelangt. Ohne Abwärme gäbe es nichts zurückzugewinnen; ohne Wärmenetz bleibt die Nutzung auf den eigenen Betrieb beschränkt.
Verwandte Grundlagen: Kühlung, Rechenzentrum, Monitoring.