(Fr.: chaleur perdue; Du.: Abwärme; Eng.: waste heat), warmte die bij een proces niet meer wordt benut en aan de omgeving wordt afgevoerd.
De door de mens verlangde energie wordt in eerste instantie als primaire energie door de natuur geleverd. Door de verliezen bij het verwerken van deze energie zal uiteindelijk slechts een deel van deze energie als ‘nuttige’ energie ter beschikking komen: de rest zal als warmte aan de omgeving moeten worden afgevoerd. In Nederland kwam in 1972 van de voor eigen gebruik verwerkte primaire energie 63% als nuttige energie ter beschikking. De rest (37%) moest als warmte aan de omgeving worden afgevoerd.
Ofschoon deze afgevoerde hoeveelheid warmte slechts een fractie is van de hoeveelheid ingestraalde energie en de door radioactief verval in de aarde vrijkomende energie, is de invloed van de door de mens geproduceerde afvalwarmte op het milieu toch niet altijd te verwaarlozen. De afvoer geschiedt nl. soms zeer plaatselijk, waardoor aldaar voor het milieu ontoelaatbare temperatuursverhogingen kunnen ontstaan.
De verdeling van de afvalwarmte over de verschillende producenten en/of verbruikers was in 1972 als volgt:
elektriciteitscentrales:
33%
woningen, kantoorgebouwen, landbouw enz.:
24%
industrieën:
16%
raffinaderijen (voor Ned. verbruik):
6%
verkeer:
21%
Niettegenstaande dat de centrales voor slechts 1/3 deel van deze warmteafvoer verantwoordelijk zijn zal toch speciale aandacht aan de centrales moeten worden besteed, daar de warmteflux hier zeer groot kan zijn. Echter niet alleen uit milieutechnisch oogpunt zal de hoeveelheid afvalwarmte moeten worden beperkt, maar ook uit zuiver energetisch oogpunt daar de voorraad primaire energie, waaruit momenteel geput wordt, zeer spoedig dreigt op te raken.
De meest directe beperking van de hoeveelheid afvalwarmte is het verlagen van de hoeveelheid te produceren nuttige energie. Een dergelijke ingreep zal een grote invloed hebben op het soort industrie in ons land en op de levenswijze van de bevolking.
Een indirecte beperking van de hoeveelheid afvalwarmte is het wijzigen van de processen, waarbij de nuttige energie wordt geproduceerd. Bij deze oplossing wordt in het algemeen het eerst gedacht aan de elektriciteitscentrales daar het rendement bij de elektriciteitsproduktie om technologische redenen niet zo hoog is. In 1973 bedroeg dit rendement voor de totale elektriciteitsproduktie in Nederland ca. 36%. Moderne, met fossiele brandstoffen gestookte centrales kunnen rendementen bereiken van ca. 42...45%. Vervanging van oude produktie-eenheden (met hun lage rendementen) door nieuwe produktie-eenheden kan een verbetering geven. Door het gestaag toenemend elektriciteitsverbruik zullen ook grote nieuwe eenheden moeten worden bijgebouwd. Of dit een rendementsverbetering met zich mee zal brengen is nog een vraag daar de kernenergie in de komende jaren steeds meer de chemische energie van de fossiele brandstoffen zal moeten vervangen. Waarschijnlijk zal dus de uitbreiding in hoofdzaak moeten geschieden met kerncentrales en dan nog wel met kerncentrales met drukwaterreactoren of kokend-waterreactoren. Ongunstig is dan dat het thermisch rendement van deze centrales niet hoog is, nl. ca. 32%, en niet veel verder zal kunnen worden opgevoerd. Gunstiger is, wat dit betreft, de kerncentrale met een hoge temperatuur gasgekoelde reactor. Bij een dergelijke centrale zal een thermisch rendement kunnen worden bereikt, dat vrijwel gelijk is aan dat van een moderne, met fossiele brandstoffen gestookte centrale. Dit type centrale is echter nog in ontwikkeling. (Ter voorkoming van misverstand: bij een kerncentrale speelt naast het thermisch rendement ook het nucleaire rendement voor het energieverbruik een grote rol.)
Bij een indirecte beperking van de hoeveelheid afvalwarmte zal echter niet alleen naar de centrales gekeken mogen worden! Zo blijkt o.a. het rendement van de huidige gas- en oliestookinstallaties in de woningen, berekend over het gehele jaar, in het algemeen 40...60% te zijn. Verbetering van deze stookinstallaties is mede gezien wat de grootte van het energieverbruik in de woningen betreft op het totale energieverbruik in Nederland zeer gewenst. Een oplossing vormt o.a. de wijkverwarming. Een indirecte besparing is ook mogelijk door de afvalwarmte van de ene energieverbruiker te benutten voor een andere energieverbruiker. In verband met de problemen bij het transport van warmte over grote afstanden zullen leverancier en verbruiker dan wel zo dicht mogelijk bij elkaar moeten liggen. Een grote rol speelt hierbij ook de temperatuur waarmede die afval geleverd kan worden. Deze temperatuur bepaalt nl. de waarde van de warmte voor een eventuele verbruiker. Door een ingreep in het proces, waarbij de warmte als afvalwarmte ter beschikking komt, kan deze temperatuur eventueel kunstmatig worden verhoogd. Het verbruik aan primaire energie bij dit proces zal dan in de regel wel toenemen. Daar nu echter de warmteafnemer geen primaire energie meer nodig heeft, zal het totale energieverbruik, en daardoor ook de hoeveelheid afvalwarmte, afnemen. Een uitgesproken voorbeeld van zo’n combinatie vormt de gecombineerde warmte- en elektriciteitsproduktie bij industrieën en bij stadsverwarming.
Een apart probleem bij de afvalwarmte vormt de wijze waarop de afvalwarmte aan de omgeving wordt afgevoerd. Betreft het warmte die bij een verbrandingsproces vrijkomt en niet aan een of ander warmteopnemend medium kan worden overgedragen, dan wordt deze afvalwarmte in de regel direct met verbrandingsgassen in de atmosfeer afgevoerd (het zgn. schoorsteenverlies). Deze wijze van warmteafvoer geeft, constructief bezien, de minste problemen.
Ook is het mogelijk dat de afvalwarmte aanwezig is in een nevenprodukt van het desbetreffende proces en dat dit nevenprodukt als afval eenvoudig geloosd kan worden op de omgeving, zoals het geval is bij warmte aanwezig in waswater. Ook hier treden constructief bezien geen grote problemen op. Wel kan het gebeuren dat aan de temperatuur waarmee het nevenprodukt mag worden geloosd, een grens gesteld is en dat de temperatuur van het nevenprodukt voor het lozen kunstmatig moet worden verlaagd, zoals in het geval van het waswater door vooraf mengen met koud water.
Minder eenvoudig gaat het worden wanneer het warmte betreft die via een warmtewisselaar aan de omgeving moet worden afgestaan. Bij voorkeur maakt men dan gebruik van warmte van een rivier, van een meer of van de zee, daar dan een redelijke warmteoverdrachtscoëfficiënt te verwachten is aan de koude zijde van de warmtewisselaar, hetgeen een grote invloed heeft op de kostprijs van de warmteoverdrachtsinstallatie. Om moeilijkheden voor het milieu te vermijden mag de temperatuurstijging van het water in de warmtewisselaar niet te hoog zijn (bijv. 10°C) en worden zekere voorwaarden gesteld betreffende de gevolgen van de warmtelozing ter plaatse op de rivier resp. het meer. Belangrijke criteria zijn o.a.: de totale toelaatbare temperatuurstijging van het water in de rivier resp. van het water van het meer; het zuurstofgehalte van het water; de biologische beïnvloeding; nevelvorming; het medegebruik van de rivier resp. het meer door anderen (bijv. scheepvaart, drinkwaterbedrijven, warmteafvoer door stroomafwaarts gelegen bedrijven).
Kan men bij warmteafvoer aan de omgeving geen gebruik maken van het water in de omgeving dan dient de warmte direct aan de buitenlucht te worden overgedragen. Gaat het om grote hoeveelheden warmte dan geschiedt dit met behulp van koeltorens; men onderscheidt hierbij natte en droge koeltorens. Bij de natte koeltoren wordt water als hulpmedium voor warmte-overdracht ingeschakeld. Het water neemt in de betreffende warmtewisselaar de warmte op en geeft deze warmte in de koeltoren door convectie en door verdamping in direct contact met de buitenlucht aan de atmosfeer af. Dit contact vindt plaats in het onderste deel van de koeltoren bij het naar beneden regenen van het water. Daar bij ongunstige weersomstandigheden praktisch alle warmte in de koeltoren door verdamping van het vallende water wordt afgevoerd, is bij deze warmteafvoer toch nog rivierwater nodig. Extra maatregelen zijn vereist om hinder aan de omgeving door het uitregenen van meegesleurd water rondom de koeltoren (ijzel) te voorkomen. Is geheel geen water ter beschikking dan dient gebruik te worden gemaakt van de droge koeltoren. De warmtewisselaar is dan direct aan de voet van de koeltoren geplaatst. Door de slechte warmteoverdracht wand-lucht is het benodigde oppervlak voor een dergelijke warmtewisselaar aanzienlijk groter. Warmteafvoer met behulp van koeltorens is aanzienlijk duurder dan met behulp van rivierwater enz. De warmteafvoer is nu echter niet plaatsgebonden en geeft minder biologische problemen. Wel is het nog een vraag of bij afvoer van extreem grote hoeveelheden warmte, zoals bij een zeer grote centrale, geen meteorologische problemen kunnen ontstaan.