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Weshalb ist eine Pinch-Analyse auch für Energiespezialisten sinnvoll?

Erfahrungsgemäss wird ein thermisches Energiesystem mit mehr als fünf zu wärmenden oder zu kühlenden Stoffströmen unübersichtlich und es wird zur Herausforderung, die bestmögliche Variante zur Verknüpfung der Energieströme zu finden, welche auch die kleinsten jährlichen Gesamtkosten verspricht. Die Pinch-Methode setzt hier an und ermöglicht rasch ein gutes und wirtschaftlich vertretbares Wärmeübertrager-System zu finden, auf dessen Basis detailliertere Simulationen oder die Planung erfolgen kann.

Bei thermischen Energiesystemen mit grosse Abwärmeströme, welche einer internen oder externen Nutzung zugeführt werden sollen, ist zuerst eine Pinch-Analyse durchzuführen. Aufgrund der Charakteristik der Composite Curves und der Grand Composite Curve kann nachvollzogen werden, wie viel Abwärme prozessintern zurückgewonnen und wie viel effektiv einer Abwärmenutzung zugeführt werden kann. Die prozessinterne Wärmerückgewinnung ist einer Abwärmenutzung vorzuziehen.

Bestehende Systeme können anhand des systematischen Ansatzes bewertet werden und falls vertretbar, Anpassungen vorgenommen werden. Z.B. werden oftmals Wärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung nicht korrekt ins Gesamtsystem platziert, was zu höheren Wärme- und Kältebedürfnissen führt oder Wärmepumpen wälzen nur Wärme um – sind im Prinzip über die elektrische Stromaufnahme nur elektrische Heizungen, weil sie falsch integriert wurden oder dann werden Wärmeangebote extern zur Einspeisung in Fernwärmenetze verwendet, obwohl diese Angebote sinnvollerweise innerhalb der Unternehmung für die Wärmerückgewinnung genutzt werden.

Die Pinch-Analyse bietet die Möglichkeit, Energiestrategien zu entwickeln. Massnahmen aus der Pinch-Analyse können direkt für die Erarbeitung von Roadmaps zur Dekarbonisierung oder für die Science Based Targets Initiative (SBTi) eingesetzt werden. Anhand der Pinch-Analyse wird offensichtlich, ob sich ein System für die Nutzung von Erneuerbaren Systemen eignet und wie diese Energiequellen eingebunden werden müssten.

Bei diskontinuierlichen Anlagen ist oftmals auf den ersten Blick nicht zu erkennen, dass diese Anlagen grössere Energiesparpotenziale aufweisen. Ähnlich wie bei der Pinch-Analyse für kontinuierliche Anlagen können bei diskontinuierlichen Anlagen die Energieeinsparpotenziale bestimmt werden. In diesem Fall sind es hauptsächlich Potenziale für die indirekte Wärmerückgewinnung über thermische Energiespeicher. Zur hydraulischen Einbindung von Speichern, Dimensionierung und zur Bestimmung der optimalen Schichttemperaturen bietet die Pinch-Methode wichtige Hilfestellungen.