AT13693U1 - Kühlmittel als Wärmequelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbundsystems (2), umfassendeine Anlage (4) und einen Arbeitsprozess (10), bei dem in der Anlage (4) einKühlkreislauf (12) betrieben wird, in dem Kühlmittel (14) zirkuliert, das durchVerlustwärme (V) eines Anlagenelements (18) erwärmt wird, wobei im Arbeitsprozess (10)eine Wärmequelle (6) verwendet wird, die mindestens eine Mindesttemperatur (TMIN)aufweisen muss. Die Anlage (4) ist dabei in den Arbeitsprozess (10) integriert, wobei dasKühlmittel (14) dem Anlagenelement (18) mit einer Vorlauftemperatur (TV), die mindestensso hoch gewählt wird, dass das vom Anlagenelement (18) abgeführte Kühlmittel (14) alsRücklauftemperatur (TR) mindestens die Minimaltemperatur (TMIN) aufweist, zugeführtwird, und das vom Anlagenelement (18) abgeführte Kühlmittel (14) zumindest teilweise alsWärmequelle (6) im Arbeitsprozess (10) verwendet wird. Weiters wird ein entsprechendesVerbundsystem (2) angegeben, welches eine Steuer- und Auswerteeinheit (24) umfasst, diemittels eines auf das Kühlmittel (14) einwirkenden Temperaturführungselements (25) dieVorlauftemperatur (TV) beeinflusst.

Description

österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verbundsystem, umfassend eine Anlage und einen Arbeitsprozess. In der Anlage wird Kühlmittel durch Verlustwärme eines Anlagenelements erwärmt und im Arbeitsprozess des Verbundsystems wird eine Wärmequelle mit einer Mindesttemperatur benötigt.

[0002] Wenn Anlagen betrieben werden, entsteht oft Verlustwärme an Anlagenelementen. Die Verlustwärme wird einem Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs zugeführt. Das Kühlmittel wird gekühlt, bevor es dem Anlagenelement erneut zugeführt wird. Die Kühlung des Kühlmittels erfolgt beispielsweise mit Hilfe von Umgebungsluft, die sich dabei erwärmt.

[0003] In Arbeitsprozessen werden oft Wärmequellen benötigt, die eine Mindesttemperatur aufweisen müssen, um z.B. im Arbeitsprozess überhaupt oder wirtschaftlich nutzbar zu sein. Die Wärmequellen werden in der Regel durch Energiezufuhr aus Energiequellen geschaffen, z.B. aus Strom, Gas oder Kohle.

[0004] Lediglich beispielhaft soll eine Anlage in Form einer Papiermaschine betrachtet werden, und als Arbeitsprozess eine Papierherstellung. Im Zuge der Wirkungsgradverbesserung von Papiermaschinen kommen heute zunehmend an Anlagenkomponenten in Form von Elektromotoren Direktantriebsmotore an den bahnführenden Zylindern zum Einsatz. Dabei wird durch einen Wegfall mechanischer Getriebe eine Wirkungsgradverbesserung im Antriebsstrang zwischen 1,5% bis zu 3,5% erzielt. Bei typisch installierten Antriebsleistungen von 5 MW Leistung entspricht dies einer Energieeinsparung von bis zu 1.400 MWh/Jahr. Selbst beim Einsatz hoch-poliger, optimierter Synchronmaschinen sind jedoch in den Motoren noch Verluste in gleicher Größenordnung vorhanden, die durch Kühlung ungenutzt an die Umgebung abgegeben werden.

[0005] Bei der Papierherstellung ist eine Wärmequelle nötig, die eine Mindesttemperatur von z.B. 50°C aufweisen muss. Wärmequellen geringerer Temperatur sind unbrauchbar oder nicht wirtschaftlich nutzbar.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, die Gesamt-Energiebilanz bzw. den Gesamt-Wirkungsgrad des Verbundsystems, also der Anlage zusammen mit dem Arbeitsprozess, zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Verbundsystems gemäß Anspruch 1.

[0007] Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Verbundsystems, umfassend eine Anlage und einen Arbeitsprozess, bei dem in der Anlage ein Kühlkreislauf betrieben wird, in dem Kühlmittel zirkuliert, welches Kühlmittel durch Verlustwärme eines Anlagenelements erwärmt wird, wobei im Arbeitsprozess eine Wärmequelle verwendet wird, die mindestens eine Mindesttemperatur aufweisen muss, ist die Anlage in den Arbeitsprozess integriert, wobei das Kühlmittel dem Anlagenelement mit einer Vorlauftemperatur zugeführt wird, welche Vorlauftemperatur mindestens so hoch gewählt wird, dass das vom Anlagenelement abgeführte Kühlmittel als Rücklauftemperatur mindestens die Minimaltemperatur aufweist, und zumindest ein Teil des vom Anlagenelement abgeführten Kühlmittels als Wärmequelle im Arbeitsprozess verwendet wird.

[0008] Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird also in der Anlage ein Kühlkreislauf betrieben, wobei im Kühlkreislauf Kühlmittel zirkuliert und das Kühlmittel durch Verlustwärme eines Anlagenelements erwärmt wird. Weiterhin wird in einem Arbeitsprozess eine Wärmequelle verwendet, wobei die Wärmequelle mindestens eine Mindesttemperatur, bevorzugt zwischen 30 °C und 70°C, insbesondere 50 °C, aufweisen muss. Erfindungsgemäß ist die Anlage folgendermaßen in den Arbeitsprozess integriert: Das Kühlmittel wird dem Anlagenelement mit einer Vorlauftemperatur zugeführt. Die Vorlauftemperatur wird dabei mindestens so hoch gewählt, dass - nach Erwärmung durch das Anlagenelement - das vom Anlagenelement abgeführte Kühlmittel als Rücklauftemperatur mindestens die Mindesttemperatur aufweist. Zumindest ein Teil des vom Anlagenelement abgeführten Kühlmittels wird dann als bzw. in einer Wärmequelle 1 /13 österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15 im Arbeitsprozess verwendet.

[0009] Im vorliegenden Sinne kann das Kühlmittel als Wärmequelle verstanden werden, jedoch ist die Wärmequelle nicht zwangsweise ein gegenständliches Gebilde, sondern kann auch abstrakt einen Ort beschreiben, an welchem dem Kühlmittel Wärme entzogen bzw. dem Arbeitsprozess Wärme zugeführt wird. Eine genaue Kenntnis der Temperaturdifferenz, um welche das Kühlmittel durch die Verlustwärme erwärmt wird, ist prinzipiell nicht notwendig. Eine überschlägige Kenntnis der durch die Verlustwärme erzeugten Temperaturerhöhung im Kühlmittel reicht aus. Die Vorlauftemperatur kann dann ausreichend hoch eingestellt werden, dass nach Erwärmung durch das Anlagenelement die Minimaltemperatur für jeden Betriebszustand der Anlage sichergestellt ist. In der Regel weist das Kühlmittel am Ort der Wärmequelle dann eine tatsächliche Temperatur größer der Mindesttemperatur auf.

[0010] Die Erfindung beruht dabei auf folgender Erkenntnis: Der übliche Einsatz von zu kühlenden Anlagenkomponenten, z.B. Elektromotoren, erfolgt zum Einen luftgekühlt. Dabei wird die gesamte Verlustabwärme an die Umgebungsluft abgegeben und ist damit in Bezug auf den Arbeitsprozess in der Regel energetisch verloren, da die Umgebungsluft als Wärmequelle nicht wirtschaftlich nutzbar ist. Zum Anderen erfolgt der Einsatz flüssigkeitsgekühlt in einem Kühlkreislauf. Dabei wird die gesamte Verlustwärme in den Kühlwasserkreislauf abgegeben. Allerdings geschieht dies in der Regel auf einem Temperaturniveau unterhalb der notwendigen Mindesttemperatur. Auch so ist die Wärme im Kühlkreislauf nicht für den Arbeitsprozess nutzbar.

[0011] Die Erfindung beruht somit auf der grundlegenden Idee, die Verlustwärme des Anlagenelements mit Hilfe des Kühlmittels rückzugewinnen, und die darin enthaltene Energie in der Wärmequelle zu nutzen, indem im Kühlmittel das minimal benötigte Temperaturniveau sichergestellt wird. Dann ist eine Rückgewinnung der Anlagenverluste im Arbeitsprozess und damit im Verbundsystem möglich, denn das Kühlmittel ist als bzw. in einer Wärmequelle nutzbar. Dem Kühlmittel wird dann die Verlustwärme des Anlagenelements entnommen und diese durch die Wärmequelle in den Arbeitsprozess eingebracht.

[0012] Gemäß der Erfindung wird die Abwärme des Anlagenelements also genutzt, um einen Wärmeeintrag in den Arbeitsprozess zumindest zu unterstützen. Reicht die durch die Verlustwärme bereitgestellte Energie bzw. die diesbezügliche Wärmeleistung der Wärmequelle nicht für den Arbeitsprozess aus, so muss lediglich die Differenzenergie bzw. Differenzleistung dem Arbeitsprozess bzw. der Wärmequelle durch eine externe Energiequelle zugeführt werden.

[0013] Im Rahmen der Erfindung ist eine individuelle lastabhängige Temperaturführung des Kühlmittelkreislaufs möglich, so dass die Rücklauftemperatur am Kühlmittelausgang des Anlagenelements für alle auftretenden Lastzustände und damit Abwärmemengen des Anlagenelements, also lastunabhängig, oberhalb der Mindesttemperatur liegt. Gibt das Anlagenelement also absolut weniger Verlustwärme ab, weil z.B. ein Motor unterhalb seiner üblichen Last betrieben wird, wird das Kühlwasser weniger erwärmt. In diesem Fall wird die Zulauftemperatur erhöht, um am Kühlwasserausgang weiterhin die Mindesttemperatur des Kühlwassers sicherzustellen.

[0014] Dank der Erfindung ist bis auf die in der Anlage bzw. im Arbeitsprozess vorhandenen Abstrahlungsverluste die vollständige Nutzung der Verlustwärme des Anlagenelements in einem Verbundsystem aus Anlage und Arbeitsprozess gewährleistet. Im obigen Beispiel erhöht sich der Gesamtwirkungsgrad der Motoren im Verbundsystem damit auf Werte bis zu 99,5%. In obigem Fall beträgt damit die zusätzliche Energieeinsparung nochmals zusätzlich bis zu 1.400 MWh/Jahr für das genannte Beispiel.

[0015] Gemäß der Erfindung werden also zwei Effekte kombiniert: Zum einen erfolgt eine energetische Rückgewinnung von Verlustwärme. Zum anderen werden von Kühlmittel - in der Regel Wasser - gekühlte Synchronmaschinen einsetzt, so dass auch diese zur energetischen Rückgewinnung verwendet werden können.

[0016] Ein weiterer Vorteil der Erfindung betrifft den Wunsch, dass ein Anlagenelement nicht 2/13 österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15 betaut werden soll. Hierzu muss es in einer bestimmten Umgebung eine Mindesttemperatur aufweisen. Durch die Zuführung von erwärmtem Kühlwasser kann eine Temperaturerhöhung am gesamten Anlagenelement erzielt werden, so dass dessen Betauung vermieden wird.

[0017] Im Allgemeinen müssen Anlage und Arbeitsprozess an sich nicht Zusammenhängen. Beispielsweise kann die Anlage eine beliebige Fertigungsanlage sein und der Arbeitsprozess die Beheizung eines Gebäudes oder die Stromerzeugung für das öffentliche Stromnetz sein. Um die Erfindung nutzbar zu machen, muss lediglich eine Wärmeübertragung von der Anlage über die Wärmequelle in den Arbeitsprozess wirtschaftlich und technisch praktikabel sein.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch die Anlage am Arbeitsprozess zumindest beteiligt. Die Anlage kann den Arbeitsprozess auch vollständig durchführen. Eine Übertragung der Kühlmittelwärme auf den Arbeitsprozess erfolgt dann in der Regel ortsnah und jedenfalls besonders wirtschaftlich. Beispielsweise ist bei einem Verfahren, bei dem das Anlagenelement insbesondere ein Motor ist, der Arbeitsprozess insbesondere ein Fertigungsprozess, insbesondere die oben genannte Papierherstellung ist, die Anlage insbesondere eine Papiermaschine. Somit ist beispielsweise bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Anlage einer Papiermaschine am Arbeitsprozess der Papierherstellung zumindest beteiligt.

[0019] In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kühlmittel zur Einstellung der Vorlauftemperatur stromaufwärts des Anlagenelements erwärmt. Die Erwärmung erfolgt beispielsweise durch eine separate Heizeinrichtung, welcher Energie aus einer beliebigen Energiequelle zuzuführen ist. Eine gezielte Erwärmung des Kühlmittels ermöglicht in der Regel eine gute Einsteilbarkeit des Temperaturniveaus im Kühlmittelkreislauf bzw. eine wunschgemäße Temperaturführung. Die Erwärmung kann dabei auf ein Minimum reduziert werden, sodass am Kühlmittelausgang des Anlagenelements gerade die Minimaltemperatur erreicht wird. So wird das Anlagenelement mit möglichst kühlem Kühlmittel versorgt und damit möglichst effektiv gekühlt.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform durchströmt das Kühlmittel das Anlagenelement mit konstanter Durchflussrate. Für bestimmte Anlagenelemente, wie beispielsweise Direktantriebsmotoren ist dies eine nach Datenblatt zu erfüllende Voraussetzung. Gemäß der Erfindung ist eine Temperaturführung im Kühlkreislauf dennoch möglich, da nicht die Durchflussrate zur Einstellung der Temperatur gesteuert wird, sondern die Vorlauftemperatur für das Anlagenelement. Gemäß der Erfindung wird also eine Temperaturführung im Kühlmittel bei gleichzeitig konstantem Kühlmitteldurchfluss durch das Anlagenelement ermöglicht.

[0021] Bevorzugt wird das Kühlmittel in das Anlagenelement an einem Vorlaufanschluss eingespeist, das Anlagenelement gibt seine Verlustwärme an das Kühlmittel ab, während das Kühlmittel das Anlagenelement durchströmt. Das erwärmte Kühlmittel wird vom Anlagenelement an einem Rücklaufanschluss abgeführt. So wird das Anlagenelement besonders effektiv gekühlt.

[0022] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Anlagenelement ein vom Kühlmittel gekühlter Elektromotor betrieben. Der Elektromotor ist insbesondere ein Direktantriebsmotor, insbesondere eine hochpolige Synchronmaschine. Die genannten Elektromotoren bieten die bereits eingangs genannten Vorteile, um in Anlagen ohnehin Energieeinsparungen durchführen zu können.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Anlagenelement in einem nach seiner Spezifikation zulässigen Betriebszustand wie folgt betrieben. Das Anlagenelement wird mit einer Vorlauftemperatur für Kühlmittel betrieben, die höher als die Nenn-Vorlauftemperatur ist. Dabei wird es jedoch mit einer Leistung unterhalb seiner Nennleistung betrieben. Mit anderen Worten wird also zunächst die notwendige Vorlauftemperatur gewählt, welche oberhalb der Nennvorlauftemperatur liegt. Anschließend wird die benötigte Motorleistung gewählt. Es wird dann ein Anlagenelement gewählt, für welches sich außerhalb seines Nenn- Arbeitspunktes (Nennleistung / Nenn-Kühlmitteltemperatur) bei den gewählten Kenngrößen dennoch ein zulässiger Betriebspunkt ergibt. Es wird also beim Anlagendesign ein Anlagenelement mit einer Anlagen- bzw. Elementbezogenen Nennleistung gewählt, die größer ist als diejenige tatsächlich betrieblich genutzte Nennleistung, mit der das Anlagenelement schließlich betrieben wird. Mit 3/13 österreichisches Patentamt AT13 693U1 2014-06-15 anderen Worten wird ein so genanntes „De- Rating“ bei der Auswahl des Anlagenelements betrieben. Die unter Umständen notwendigen etwas höheren Investitionen, die für die Auswahl eines hinsichtlich seiner Nennleistung überdimensionierten Anlagenelements notwendig sind, amortisieren sich in der Regel schnell durch die Nutzung der gesamten Verlustenergie des Anlagenelements im Arbeitsprozess als Wärmequelle. Die betreffende Leistung wird schließlich andernorts eingespart, da sie dem Prozess nicht aus einer sonstigen Energiequelle zugeführt werden muss. Das Anlagenelement, z.B. ein Elektromotor, wird also bewusst nicht gemäß seiner eigentlichen Nennspezifikation, wie sie z.B. in einem Produktdatenblatt angegeben ist, verwendet.

[0024] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zunächst eine Temperaturdifferenz ermittelt, um welche das Kühlmittel erwärmt wird, wenn es die Verlustwärme des Anlagenelements aufnimmt. Die Temperaturdifferenz ist die Rücklauftemperatur abzüglich der Vorlauftemperatur am Anlagenelement. Das dem Anlagenelement zugeführte Kühlmittel wird dann auf eine Vorlauftemperatur erwärmt, die mindestens der Mindesttemperatur abzüglich der ermittelten Temperaturdifferenz entspricht. Somit ist sichergestellt, dass das Kühlmittel mindestens die Mindesttemperatur aufweist, wenn es vom Anlagenelement abgeführt wird. Wenn die Temperaturdifferenz bekannt ist, ist durch Einstellung der Vorlauftemperatur eine genaue Temperaturführung in der Rücklauftemperatur möglich.

[0025] In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird das dem Anlagenelement zugeführte Kühlmittel im Rahmen der im Arbeitsprozess erforderlichen Genauigkeit auf genau diejenige Temperatur erwärmt, die der Mindesttemperatur abzüglich der Temperaturdifferenz entspricht. So wird erreicht, dass das Kühlmittel einerseits die Mindesttemperatur aufweist, wenn es vom Anlagenelement abgeführt wird, andererseits jedoch so kühl wie möglich ist, wenn es dem Anlagenelement zugeführt wird. Die Kühlung des Anlagenelements ist dabei möglichst effektiv. Mit anderen Worten wird hier eine exakte Temperaturführung im Kühlmittel realisiert, um dieses auf eine Soll-Temperatur, hier die Mindesttemperatur, zu erwärmen.

[0026] Eine erste Möglichkeit, die Temperaturdifferenz zu ermitteln, ist eine direkte Temperaturmessung im bzw. am Kühlmittelkreislauf im Bereich des Anlagenelements, z.B. innerhalb dessen an den Zu- und Ablaufanschlüssen für Kühlmittel.

[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperaturdifferenz alternativ oder zusätzlich anhand von Betriebsparametern einer das Anlagenelement ansteuernden Steuerung ermittelt. Es erfolgt also eine rechnerische bzw. indirekte Ermittlung der Temperaturdifferenz aufgrund derjenigen bekannten Betriebsparameter des Anlagenelements, die Aussagen über dessen Verlustwärme erlauben. Die Betriebsparameter können dabei in der Regel einer das Anlagenelement steuernden Steuerung entnommen werden. Ist das Anlagenelement ein Elektromotor, kann beispielsweise eine i2 dt Integration der Motorströme Aussagen über die Verlustwärme und somit über die Temperaturdifferenz liefern. Die Motorströme können dabei z.B. ohne Messung einer insbesondere digitalen Motorsteuerung entnommen werden.

[0028] In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform wird die Temperaturdifferenz anhand eines thermischen Modells des Anlagenelements ermittelt. Ein thermisches Modell erlaubt die Ermittlung der Verlustwärme ohne direkte Messung und insbesondere auch für die Zukunft. Wünschenswert ist nämlich unter Umständen Information darüber, wie die Temperaturentwicklung des Anlagenelements in Zukunft verlaufen wird, um prädiktiv ausreichend hohe Vorlauftemperaturen einstellen zu können. Beispielsweise wird ein Motor dabei von einem Umrichter mit Strom versorgt. In der Regel enthält ein Motor Temperaturfühler an mehreren Stellen der Wicklung. Diese Temperaturfühler werden in den Umrichter oder eine entsprechende Steuerung mit eingelesen, weshalb stets die Ist- Temperatur des Motors bekannt ist. Zum anderen verfügt der Motor über eine thermische Zeitkonstante, die z.B. in ein Motormodell integriert werden kann. Durch eine Strommessung des Motorstroms i und Integration von i2 dt über der Zeit t ist mit dem Motormodell dann ermittelbar, wie sich die Motortemperatur in Zukunft, z.B. innerhalb der nächsten halben Stunde entwickeln wird. So erfolgt eine Prädiktion des zu erwartenden Wärmeverlaufs über die thermischen Kennzahlen des Motors. 4/13 österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15 [0029] Die Ermittlung erfolgt insbesondere prädiktiv, was eine vorherige Anpassung der Vorlauftemperatur ermöglicht, um die Ausgangstemperatur des Kühlmittels vorab richtig einzustellen. Ein entsprechendes thermisches Modell hat den Vorteil, dass beispielsweise auf Temperatursensoren verzichtet werden kann und dass insbesondere eine Vorausregelung der zugeführten Kühlmitteltemperatur stattfinden kann.

[0030] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Vorlauftemperatur des dem Anlagenelement zugeführten Kühlmittels zumindest zum Teil dadurch gesteuert, dass ein steuerbarer Teil bzw. Anteil des vom Anlagenelement abgeführten Kühlmittels dem Anlagenelement wieder zugeführt wird, ohne als Wärmequelle bzw. in einer Wärmequelle im Arbeitsprozess verwendet zu werden. Mit anderen Worten wird also ein Teil des erwärmten Kühlmittels ungekühlt, d.h. praktisch mit Rücklauftemperatur wieder in den Kühlmittelvorlauf rückgespeist, um die Vorlauftemperatur zu erhöhen. Der Anteil des rückgeführten Kühlmittels am gesamten vom Anlagenelement abgegebenen Kühlmittel kann hierbei von 0% bis - zumindest kurzfristig -100% reichen, um in jedem Fall die Mindesttemperatur zu gewährleisten. Die Steuerung des Anteils erfolgt durch ein Abzweigelement in der Rücklaufleitung. Die Zuführung zum Vorlauf erfolgt über eine Rückführleitung. Die Rückführung von Kühlmittel erlaubt auch eine konstante Durchflussrate von Kühlmittel durch das Anlagenelement bei Temperaturführung im Vorlaufzweig ohne Zusatzheizung im Kühlmittelkreislauf.

[0031] Die Aufgabe der Erfindung ist hinsichtlich einer Vorrichtung gelöst durch ein Verbundsystem gemäß Patentanspruch 11. Das Verbundsystem umfasst zum einen eine Anlage mit einem Kühlkreislauf, wobei der Kühlkreislauf zirkulierendes Kühlmittel enthält und die Anlage ein Anlagenelement enthält, wobei das Kühlmittel durch die Verlustwärme des Anlagenelements erwärmt bzw. erwärmbar ist. Das Verbundsystem umfasst zum anderen eine in einem Arbeitsprozess verwendete Wärmequelle, welche mindestens eine Minimaltemperatur aufweisen muss. Erfindungsgemäß enthält das Verbundsystem eine Steuer- und Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, mittels eines auf das Kühlmittel einwirkenden Temperaturführungselements das Kühlmittel dem Anlagenelement mit einer Vorlauftemperatur zuzuführen, die mindestens so hoch gewählt ist, dass das vom Anlagenelement abgeführte Kühlmittel als Rücklauftemperatur mindestens die Minimaltemperatur aufweist. Zumindest ein Teil des vom Anlagenelement abgeführten Kühlmittels bildet dabei die Wärmequelle.

[0032] Für das Verbundsystem gelten sinngemäß die gleichen Erläuterungen und erfindungsgemäßen Weiterbildungen, die oben bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden.

[0033] Insbesondere umfasst das Verbundsystem als Temperaturführungselement eine Heizeinrichtung, die von der Steuer- und Auswerteeinheit angesteuert ist und die dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel zur Einstellung der Vorlauftemperatur stromaufwärts des Anlagenelements zu erwärmen, also im Vorlauf des Anlagenelements.

[0034] Insbesondere ist das Anlagenelement ein von Kühlmittel durchströmter, in den Kühlkreislauf geschalteter Elektromotor.

[0035] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Verbundsystem als Temperaturführungselement ein zwischen einem Kühlmittelausgang in Form eines Rücklaufanschlusses des Anlagenelements und der Wärmequelle liegendes Abzweigelement und eine vom Abzweigelement zu einem Kühlmitteleingang in Form eines Vorlaufanschlusses des Anlagenelements zurückführende Rückführleitung, welche die Wärmequelle umgeht. Das Abzweigelement ist dabei steuerbar, um einen steuerbaren Teil des vom Anlagenelement abgeführten Kühlmittels in die Rückführleitung zu leiten.

[0036] Die Erfindung wird hinsichtlich einer Verwendung auch gelöst durch eine Verwendung von Kühlmittel als oder in einer Wärmequelle in einem erfindungsgemäßen Verbundsystem, wobei die Wärmequelle mindestens eine Minimaltemperatur aufweisen muss. Bei der Verwendung wird in einer Anlage des Verbundsystems ein Kühlkreislauf betrieben, in dem das Kühlmittel zirkuliert, das durch Verlustwärme eines Anlagenelements der Anlage erwärmt wird. Gemäß 5/13 österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15 der Erfindung wird das Kühlmittel dem Anlagenelement mit einer Vorlauftemperatur zugeführt, die mindestens so hoch gewählt wird, dass das vom Anlagenelement abgeführte Kühlmittel als Rücklauftemperatur mindestens die Minimaltemperatur aufweist. Außerdem wird zumindest ein Teil des vom Anlagenelement abgeführten Kühlmittels als oder in einer Wärmequelle in einem Arbeitsprozess des Verbundsystems verwendet.

[0037] Im Folgenden wird noch die Dimensionierung des Anlagenelements am Beispiel eines Elektromotors beschrieben: Zunächst ist eine bestimmte Leistung vom Motor zu liefern. Würde ein Motor gewählt, der gemäß seiner Nennspezifikation die erforderliche Leistung als Nennleistung liefern kann, müsste dieser auch mit seiner Nenn-Kühlmitteltemperatur von z.B. 25°C betrieben werden. Der Motor setzt dabei voraus, dass er mit einer konstanten Nenn-Durchflussmenge an Kühlmittel betrieben wird, je nach Motortyp beispielhaft 50 Liter pro Minute. In diesem Fall hätte das vom Motor kommende Rücklaufwasser unterschiedliche Temperaturniveaus, je nach aktueller Belastung des Motors, d.h. nach aktuell ins Kühlwasser abgeführter Verlustwärme.

[0038] Im Nennbetriebsfall, wenn der Motor mit Nenndrehmoment bzw. mit seiner Nennleistung betreiben und gekühlt wird, d.h. mit einer Nenndurchflussmenge an Kühlmittel und einer Nenn-kühlwasserzuführtemperatur von 25°C, dann bewirkt der Motor ungefähr einen Temperaturhub von 6 bis 7 Kelvin im Kühlwasser. Das Kühlwasser verließe den Motor also mit ca. 31 ^ bis 32 K3. Sinkt die Belastung des Motors, dann entstehen weniger Verluste, dann würde - rein theoretisch - im Belastungsfall „Null“ das Kühlwasser den Motor mit 25^ verlassen.

[0039] Dies ist unerwünscht, da eine Minimaltemperatur für die Kühlwassernutzung von z.B. 50°C unterschritten ist und das Kühlwasser für einen entsprechenden, die Minimaltemperatur fordernden Arbeitsprozess zu kühl wäre. Gemäß der Erfindung ist der Motor mit einem wärmeren Kühlmittelzulauf zu versorgen. Der Motor ist also z.B. mit 45°C Zulauftemperatur betrieben, also eigentlich bewusst „schlechter“ gekühlt. Würde der Motor nun weiterhin mit seiner Nennleistung betrieben, würde er überlastet.

[0040] Es wird daher ein Motor gewählt, der bei der gegebenen Kühlmitteltemperatur und der geforderten Leistung noch zulässig betreibbar ist, d.h. dass dies von der Spezifikation des Motors her zulässig ist. Der Motor darf aber bei Kühlmitteltemperatur über der Nennspezifikation dann nicht mehr mit Nennlast betrieben werden, da er sonst überhitzen würde. Gemäß einem „De-Rating“ wird daher ein bezüglich seiner Nennlast etwas größer ausgelegter Motor gewählt und dieser mit der gewünschten Last betrieben, die dann unter der Nennlast liegt. Ein z.B. „nächstgrößerer“ Motor aus einer Produktpalette ist ein solcher mit z.B. „nächstgrößerer“ Achs-höhe oder „nächstgrößerer“ Baugröße aus einem Produktspektrum.

[0041] Ein solcher Motor ist nämlich auch entsprechend dimensioniert, dass er mit 45 K3 warmem Kühlwasserzulauf betrieben werden kann. Wenn er dann mit einer Last unterhalb der Nennlast betrieben wird, ergibt sich eine Ausgangstemperatur des Kühlmittels, die ca. 6 bis 7 Kelvin höher liegt, also in dem Bereich, der für eine Nutzung der Temperatur interessant wird. D.h. die Temperatur liegt dann bei 52°C bis 53*€. Nun werden die Motoren aber nie nur mit der für den Normalbetrieb der Anlage dimensionierten Last betrieben, sondern auch mit weniger Last. Die Temperaturerhöhung fällt dann niedriger aus. Dabei ist es laut Spezifikation nicht möglich, die Zuflussmenge an Kühlmittel zu drosseln, denn der Motor benötigt konstanten Durchfluss. Gemäß der Erfindung wird dann das Kühlwasser vorgewärmt. Unter anderem wird hierzu ein Teil des vom Motor kommenden Kühlwassers wieder zurückgeführt, d.h. das Kühlmittel wird an der Wärmequelle vorbeigeführt, gibt also keine Wärme ab und erhitzt aber bei der gleichen Durchflussmenge das Zulaufwasser.

[0042] Der Motor erhält daher nicht mehr Kühlwasser im Zulauf mit 45°C, sondern weil vom Ausgang her wieder erwärmtes Kühlwasser zugemischt wird, heizt sich das Kühlwasser immer weiter hoch auf 46 Κ3, 47 °C usw. Rein theoretisch erreicht ohne Wärmeabnahme aus dem Kühlwasser die Vorlauftemperatur 53“Celsius.

[0043] Hierbei ist noch folgendes zu beachten: Motorverluste sind abhängig vom Arbeitspunkt 6/13 österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15 des Motors. Der Motor hat im Nennpunkt (Nenndrehzahl, Nenndrehmoment) den besten Wirkungsgrad. Außerhalb des Nennpunktes steigen prozentual gesehen die Verluste immer, d.h. der Wirkungsgrad wird schlechter.

[0044] Da jedoch gemäß der Erfindung die Verluste des Motors dem Arbeitsprozess zugeführt und dort genutzt werden, ist egal, wie gut oder wie schlecht der Wirkungsgrad des Motors ist, denn die Motorverluste sind zwar am Motor „verloren“, bleiben jedoch unabhängig von ihrer Größe im Verbundsystem vollständig genutzt. Entstehen z.B. 5% mehr Verluste am Motor, werden 5% mehr Wärme als Wärmequelle genutzt und die Wärmequelle muss um 5% weniger fremd erwärmt werden.

[0045] Echte Verluste verbleiben allenfalls bei der Rückführung der Verlustwärme, die Ihrerseits einen Wirkungsgrad besitzt, d.h. es gibt z.B. abgestrahlte Verluste im System aufgrund von mangelnder Isolierung der Rohrleitungen und dergleichen.

[0046] Die Erfindung zusammen mit ihren bevorzugten Weiterbildungen und Vorteilen, die im Zusammenhang mit dem Verfahren, dem Verbundsystem oder der Verwendung genannt sind, gelten sinngemäß jeweils auch für die beiden anderen Erfindungskategorien.

[0047] Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Die Figur zeigt in einer schematischen Prinzipskizze ein Verbundsystem gemäß der Erfindung.

[0048] Die Figur zeigt ein Verbundsystem 2 zur Papierherstellung. Das Verbundsystem 2 umfasst eine Anlage 4, im Beispiel eine Papiermaschine, sowie eine Wärmequelle 6, im Beispiel ein Übergabeort für Wärme innerhalb eines Wärmetauschers 8. Die Wärmequelle 6 muss eine Mindesttemperatur TMin aufweisen, da sie in einem Arbeitsprozess 10, hier der Papierherstellung, verwendet wird, der eine entsprechende Mindesttemperatur TMin benötigt. Im Beispiel wird der Arbeitsprozess 10 zumindest zum Teil von der Anlage 4 durchgeführt.

[0049] Die Anlage 4 weist einen Kühlkreislauf 12 auf, in welchem Kühlmittel 14 in Richtung der Pfeile 16 zirkuliert. Der Kühlkreislauf durchströmt die Wärmequelle 6, um dort Wärme an den Arbeitsprozess 10 abgeben zu können. Im Beispiel wird das Kühlmittel 14 hierzu dem Wärmetauscher 8 zugeführt. Im Wärmetauscher 8 wird am Ort der Wärmequelle 6 dem Kühlmittel 14 Wärmeenergie entzogen. Dem Wärmetauscher 8 wird an einem Eingang 32 kühles Prozesswasser 34 mit einer niedrigen Vorlauftemperatur, z.B. bei 28°C, zugeführt. Im Wärmetauscher 8 wird das Prozesswasser 34 durch das Kühlmittel 14 erwärmt, wodurch eine Wärmequelle 6 gebildet ist. Über einen Ausgang 36 wird das Prozesswasser 34 vom Wärmetauscher 8 mit erhöhter Temperatur, beispielsweise mit 53 KD, abgeführt, und im Prozess 10 verwendet. Die Pfeile 38 deuten einen entsprechenden Kreislauf für Prozesswasser 34 an. Im Beispiel kann die Wärmequelle 6 damit auch gegenständlich als Wärmetauscher 8 verstanden werden, der - in thermischer Hinsicht - eingangsseitig vom Kühlmittel 14 und ausgangsseitig vom Prozesswasser 34 durchströmt wird. Die Leitungen zur Führung des Kühlmittels 14 und Leitungen zum Wärmetransport von der Wärmequelle 6 zum Arbeitsprozess 10 sind in Fig. 1 symbolisch angedeutet. Insbesondere Letztere können in der Praxis Fluidleitungen wie Wasser- oder Luftkanäle, aber auch sonstige beliebige Elemente zum Wärmetransport, beispielsweise Kontaktflächen eines Wärmetauschers, Wege für Strahlungswärme, oder dergleichen sein.

[0050] Die Anlage umfasst ein Anlagenelement 18, im Beispiel einen Synchron-Elektromotor als Direktantrieb in der Papiermaschine. Stellvertretend für eine Vielzahl von Motoren in einer Papiermaschine ist in der Figur nur ein einziger Motor gezeigt. Das Kühlmittel 14 zirkuliert durch das Anlagenelement 18, wobei das Anlagenelement 18 Verlustwärme V an das Kühlmittel 14 abgibt. Das Kühlmittel wird an einem Vorlaufanschluss 20 mit einer Vorlauftemperatur Tv in das Anlagenelement 18 eingespeist, innerhalb des Anlagenelements 18 erwärmt und verlässt das Anlagenelement 18 an einem Rücklaufanschluss 22 mit höherer Rücklauftemperatur TR. Vorlaufanschluss 20 und Rücklaufanschluss 22 gehören zum Kühlkreislauf 12. Das Anlagenelement 18 ist also von Kühlmittel 14 durchströmt und in den Kühlkreislauf 12 geschaltet.

[0051] Das Verbundsystem 2 enthält außerdem eine Steuer- und Auswerteeinheit 24, die dazu 7/13 österreichisches Patentamt AT13 693U1 2014-06-15 ausgebildet ist, das Kühlmittel 14 dem Anlagenelement 18 mit einer Vorlauftemperatur Tv zuzuführen, die mindestens so hoch gewählt ist, dass das vom Anlagenelement 18 am Rücklaufanschluss 22 abgeführte Kühlmittel 14 nach Erwärmung durch die Verlustwärme V mindestens die Minimaltemperatur TMin aufweist. Hierzu bedient sich Steuer- und Auswerteeinheit 24 eines Temperaturführungselements 25.

[0052] Das Temperaturführungselement 25 ist eine auf das Kühlmittel 14 heizend einwirkende Heizeinrichtung 26. Im Beispiel ist diese im Wärmetauscher 8 integriert. Zur Einstellung der Vorlauftemperatur Tv des Kühlmittels 14 stromaufwärts des Anlagenelements 18, wärmt die Heizeinrichtung 26 das Kühlmittel 14 vor, bevor es dem Anlagenelement 18 zugeführt wird. Die Heizeinrichtung 26 ist hierbei von der Steuer- und Auswerteeinheit 24 angesteuert.

[0053] Als Temperaturführungselement 25 ist außerdem dem Kühlmittelausgang, gebildet durch den Rücklaufanschluss 22, stromabwärts ein Abzweigelement 28 im Kühlkreislauf 12 nachgeschaltet. Vom Abzweigelement 28 führt eine Rückführleitung 30 zum Kühlmitteleingang des Anlagenelements 18, hier gebildet durch den Vorlaufanschluss 20, zurück. Die Rückführleitung 30 umgeht hierbei die Wärmequelle 6. Das Abzweigelement 28 ist dahingehend von der Steuer- und Auswerteeinheit 24 steuerbar, dass ein steuerbarer Anteil des vom Anlagenelement 18 abgeführten Kühlmittels 14 in die Rückführleitung 30 geleitet wird und damit nicht zur Wärmequelle 6. So steht eine zweite Möglichkeit zur Verfügung, die Vorlauftemperatur Tv am Anlagenelement 18 zu erhöhen. Stromaufwärts des Vorlaufanschlusses 20 wird also dem kühlem ein steuerbarer Anteil wärmeren Kühlmittels 14 zugemischt, um die Vorlauftemperatur Tv zu erhöhen und damit eine Temperaturführung der Vorlauftemperatur Tv zu bewerkstelligen.

[0054] Am Ort der Wärmequelle 6 gibt der Kühlkreislauf 12 Wärmeenergie an den Arbeitsprozess 10 ab, wodurch das Kühlmittel 14 gekühlt wird. Das Kühlmittel strömt dabei mit der Mindesttemperatur Tmin in die Wärmequelle ein. Die Figur zeigt damit als Beispiel die energetische Rückgewinnung von Antriebsverlusten in Form der Verlustwärme V zur Wirkungsgradverbesserung bei in einem Verbundsystem 2 aus einer Papiermaschine und dem Arbeitsprozess 10 der Papierherstellung, insbesondere unter Verwendung von Papiermaschinenmehrmotorenantrieben.

[0055] Das Verbundsystem 2 wird folgendermaßen betrieben: Im Kühlkreislauf 12 erwärmt das Anlagenelement 18 durch seine Verlustwärme V das Kühlmittel 14 von der Vorlauftemperatur Tv auf die Rücklauftemperatur TR. Die Vorlauftemperatur Tv wird dabei durch Steuerung der Temperaturführungselemente 25 so hoch gewählt, dass nach weiterer Temperaturerhöhung durch die Verlustwärme V die Rücklauftemperatur TR mindestens der Minimaltemperatur TMin entspricht. Mindestens ein Teil des vom Rücklaufanschluss 22 abgeführten Kühlmittels 14, der z.B. nicht durch die Rückführleitung 30 strömt, wird dann als bzw. in einer Wärmequelle 6 im Arbeitsprozess 10 verwendet.

[0056] An der Wärmequelle 6 gibt das Kühlmittel 14 Wärme über das Prozesswasser 34 an den Arbeitsprozess 10 ab. Das Prozesswasser 34 wird im Wärmetauscher 8 von einer Zusatzheizung 40 durch zusätzliche Energie- bzw. Leistungszufuhr erwärmt, falls der Wärmeeintrag aus der Wärmequelle 6 nicht ausreicht, um das Prozesswasser 34 ausreichend zu erwärmen. Falls nach dem Wärmeentzug über die Wärmequelle 6 das Kühlmittel 14 eine zu geringe Temperatur aufweist, d.h. die geforderte Vorlauftemperatur Tv nicht erreicht wird, wird das Kühlmittel 14 durch die Heizeinrichtung 26 vorgeheizt und/oder mehr warmes Kühlmittel 14 durch die Rückführleitung 30 beigemischt. Zur Steuerung der Heizeinrichtung 24 und des Abzweigelements 28 erzeugt die Steuer- und Auswerteeinheit 24 ein Steuersignal, das sie an diese überträgt.

[0057] In der Steuer- und Auswerteeinheit ist auch eine nicht näher erläuterte Anlagensteuerung für das Anlagenelement 18, hier eine Motorsteuerung, vorhanden. Die Steuer- und Auswerteeinheit 24 kann dabei auf die Steuersignale der Anlagensteuerung zugreifen, um daraus Informationen über das thermische Verhalten des Anlagenelements 18 zu gewinnen. So kann ermittelt werden, welche Verlustwärme V im Anlagenelement 18 entsteht und welche Temperaturerhöhung das Kühlwasser 14 im Anlagenelement 18 erfährt. Somit kann eine geeignete Vorlauftemperatur Tv ermittelt werden, die nötig ist, um eine Rücklauftemperatur TR mit Mindest ens österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15 temperatur TM!N zu erhalten. Insbesondere kann dabei die Steuer- und Auswerteeinheit 24 ein nicht dargestelltes thermisches Modell des Anlagenelements 18 enthalten. So ist bevorzugt auch eine prädiktive Aussage über das zukünftige thermische Verhalten des Anlagenelements 18 und die zukünftige Temperaturerhöhung des Kühlwassers 14 im Anlagenelement 18 möglich.

[0058] Im Folgenden soll anhand des Beispiels der Papiermaschine eine Energiebetrachtung durchgeführt werden: Das Anlagenelement 18 in Form des Elektromotors ist über eine Welle 42 mit einem Zylinder 44 als Teil einer nicht weiter dargestellten Papiermaschine verbunden bzw. treibt diese an. In herkömmlichen Papiermaschinen befindet sich an der Stelle der Welle 42 ein Getriebe. Die Welle 42 wäre dann zweigeteilt mit einem dazwischen geschalteten Getriebe. Im Beispiel ist bereits der Gesamtwirkungsgrad dieses Antriebsstranges, bestehend aus einem nicht dargestellten Umrichter in einer Motorsteuerung in der Steuer- und Auswerteeinheit 24, dem Motor in Form des Anlagenelements 18 und der mechanischen Übertragung (mittels Welle 42 und Zylinder 44) verbessert.

[0059] Jedes der genannten Elemente weist einen eigenen Wirkungsgrad auf. Der Umrichter hat einen Wirkungsgrad, der Motor hat einen Wirkungsgrad und die mechanische Übertragung hat einen Wirkungsgrad. Jeder Wirkungsgrad ist dabei immer kleiner als 100%. Befände sich an der Stelle der Welle 42 noch ein Getriebe, so läge der Gesamtwirkungsgrad üblicherweise bei ungefähr 92%.

[0060] Gemäß Beispiel ist das Getriebe entfernt, welches einen Wirkungsgrad von 97%, sprich 3% Verluste, aufweist. Der Umrichter hat ungefähr einen Wirkungsgrad von 98,5%, hat also ca. 1,5% Verluste. An dem Umrichter ist nach heutiger Sicht keine Wirkungsgradverbesserung möglich. Beim Motor sind die Verluste abhängig davon, welche Motorenart verwendet wird. Hier kommt eine Synchronmaschine zum Einsatz. Diese besitzt aufgrund der Bauform einen höheren Wirkungsgrad als eine Asynchronmaschine. Je nach Arbeitspunkt der Synchronmaschine liegt der Wirkungsgrad in einem Bereich von 96% im Nenn-Arbeitspunkt, d.h. der Motor verursacht ca. 4% Verluste. Bei einem Betrieb außerhalb des Nenn-Arbeitspunktes liegen die Verluste bei ca. 5 bis 6%.

[0061] Der durch Entfernung des Getriebes und Einsatz einer Synchronmaschine verbesserte Wirkungsgrad wird nun durch die erfindungsgemäße Nutzung der Verlustwärme aus dem Motor im Verbundsystem 2 deutlich erhöht. Da die Verlustleistung des Antriebsstrangs nun im System genutzt bzw. wiederverwendet wird und nicht verloren geht, steigt der Wirkungsgrad bezüglich des Arbeitsstrangs von ca. 92% auf über 99%, was einer Einsparung an Energie von ca. 7% entspricht.

[0062] Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei einer realen Papiermaschine ca. 50 bis 60 solcher Motoren eingesetzt werden, von denen im Beispiel nur einer gezeigt ist. Diese weisen eine insgesamt installierte Leistung von typischenweise zwischen 5 MW und 12 MW auf. Eine Einsparung von Energie im Bereich von ca. 7% Einsparung bei 5 bis 12 MW Leistung und beispielsweise 8600 Betriebsstunden im Jahr ergibt bei heutigen Energiekosten finanzielle Einsparungen im Bereich von mehreren hunderttausend Euro. 9/13 österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15 BEZUGSZEICHENLISTE: 2 Verbundsystem 4 Anlage 6 Wärmequelle 8 Wärmetauscher 10 Arbeitsprozess 12 Kühlkreislauf 14 Kühlmittel 16 Pfeil 18 Anlagenelement 20 Vorlaufanschluss 22 Rücklaufanschluss 24 Steuer- und Auswerteeinheit 25 T emperaturführungselement 26 Heizeinrichtung 28 Abzweigelement 30 Rückführleitung 32 Eingang 34 Prozesswasser 36 Ausgang 38 Pfeil 40 Zusatzheizung 42 Welle Tmin Mindesttemperatur Tv Vorlauftemperatur Tr Rücklauftemperatur V Verlustwärme 10/13

Claims (15)

1. österreichisches Patentamt AT13 693U1 2014-06-15 Ansprüche 1. Verfahren zum Betreiben eines Verbundsystems (2), umfassend eine Anlage (4) und einen Arbeitsprozess (10), bei dem in der Anlage (4) ein Kühlkreislauf (12) betrieben wird, in dem Kühlmittel (14) zirkuliert, welches Kühlmittel (14) durch Verlustwärme (V) eines Anlagenelements (18) erwärmt wird, wobei im Arbeitsprozess (10) eine Wärmequelle (6) verwendet wird, die mindestens eine Mindesttemperatur (TMin) aufweisen muss, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (4) in den Arbeitsprozess (10) integriert ist, wobei das Kühlmittel (14) dem Anlagenelement (18) mit einer Vorlauftemperatur (Tv) zugeführt wird, welche Vorlauftemperatur (Tv) mindestens so hoch gewählt wird, dass das vom Anlagenelement (18) abgeführte Kühlmittel (14) als Rücklauftemperatur (TR) mindestens die Minimaltemperatur (TMin) aufweist, und zumindest ein Teil des vom Anlagenelement (18) abgeführten Kühlmittels (14) als Wärmequelle (6) im Arbeitsprozess (10) verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (4) am Arbeitsprozess (10) zumindest beteiligt ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (14) zur Einstellung der Vorlauftemperatur (Tv) stromaufwärts des Anlagenelements (18) erwärmt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (14) das Anlagenelement (18) mit konstanter Durchflussrate durchströmt.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Anlagenelement (18) ein vom Kühlmittel (14) gekühlter Elektromotor betrieben wird.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenelement (18) in einem gemäß seiner Spezifikation zulässigen Betriebszustand mit einer Vorlauftemperatur (Tv) für Kühlmittel (14) oberhalb seiner Nennvorlauftemperatur und einer Leistung unterhalb seiner Nennleistung betrieben wird.
7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturdifferenz ermittelt wird, um die das Kühlmittel (14) durch die Verlustwärme (V) des Anlagenelements (18) erwärmt wird, und das dem Anlagenelement (18) zugeführte Kühlmittel (14) auf eine Vorlauftemperatur (Tv) erwärmt wird, die mindestens der Minimaltemperatur (TM|N) abzüglich der Temperaturdifferenz entspricht.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz anhand von Betriebsparametern einer das Anlagenelement (18) ansteuernden Steuerung ermittelt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz anhand eines thermischen Modells des Anlagenelements (18), insbesondere prädiktiv, ermittelt wird.
10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlauftemperatur des dem Anlagenelement (18) zugeführten Kühlmittels (14) zumindest zum Teil dadurch gesteuert wird, dass ein steuerbarer Teil des vom Anlagenelement (18) abgeführten Kühlmittels (14) dem Anlagenelement (18) wieder zugeführt wird, ohne als Wärmequelle (6) im Arbeitsprozess (10) verwendet zu werden.
11. 11. Verbundsystem (2), umfassend eine Anlage (4) mit einem Kühlkreislauf (12), mit zirkulierendem Kühlmittel (14) und mit einem das Kühlmittel (14) durch seine Verlustwärme (V) erwärmenden Anlagenelement (18), sowie weiterhin umfassend eine in einem Arbeitsprozess (10) verwendete Wärmequelle (6), die mindestens eine Minimaltemperatur (TMin) aufweisen muss, gekennzeichnet durch eine Steuer- und Auswerteeinheit (24), die mittels eines auf das Kühlmittel (14) einwirkenden Temperaturführungselements (25) dazu ausgebildet ist, das Kühlmittel (14) dem Anla- 11 /13 österreichisches Patentamt AT 13 693 Ul 2014-06-15 genelement (18) mit einer Vorlauftemperatur (Tv) zuzuführen, wobei die Vorlauftemperatur (Tv) mindestens so hoch gewählt ist, dass das vom Anlagenelement (18) abgeführte Kühlmittel (14) als Rücklauftemperatur (TR) mindestens die Mindesttemperatur (TMin) aufweist, wobei zumindest ein Teil des vom Anlagenelement (18) abgeführten Kühlmittels (14) die Wärmequelle (6) bildet.
12. 12. Verbundsystem (2) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine das Kühlmittel (14) zur Einstellung der Vorlauftemperatur (Tv) stromaufwärts des Anlagenelements (18) erwärmenden, von der Steuer- und Auswerteeinheit (24) angesteuerten Heizeinrichtung (26) als Temperaturführungselement (25).
13. 13. Verbundsystem (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenelement (18) ein von Kühlmittel (14) durchströmter, in den Kühlkreislauf (12) geschalteter Elektromotor ist.
14. 14. Verbundsystem (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch ein Temperaturführungselement (25) in Form eines zwischen einem Rücklaufanschluss (22) des Anlagenelements (18) und der Wärmequelle (6) liegenden Abzweigelements (28), und einer vom Abzweigelement (28) zu einem Vorlaufanschluss (20) des Anlagenelements (18) zurück führenden, die Wärmequelle (6) umgehenden Rückführleitung (30), wobei das Abzweigelement (28) steuerbar ist, um einen steuerbaren Teil des vom Anlagenelement (18) abgeführten Kühlmittels (14) in die Rückführleitung (30) zu leiten.
15. 15. Verwendung von Kühlmittel (14) als Wärmequelle (6) in einem Verbundsystem (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Wärmequelle (6) mindestens eine Minimaltemperatur (Tmin) aufweisen muss und in einer Anlage (4) ein Kühlkreislauf (12) betrieben wird, in dem das Kühlmittel (14) zirkuliert, welches Kühlmittel (14) durch Verlustwärme (V) eines Anlagenelements (18) der Anlage (4) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (14) dem Anlagenelement (18) mit einer Vorlauftemperatur (Tv) zugeführt wird, welche Vorlauftemperatur (Tv) mindestens so hoch gewählt wird, dass das vom Anlagenelement (18) abgeführte Kühlmittel (14) als Rücklauftemperatur (TR) mindestens die Minimaltemperatur (TMin) aufweist, sowie zumindest ein Teil des vom Anlagenelement (18) abgeführten Kühlmittels (14) als Wärmequelle (6) in einem Arbeitsprozess (10) verwendet wird. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 12/13