Nachhaltig, CO2-effizient und Katalysator für eine Industrie der Zukunft, die im internationalen Wettbewerb eine Vorreiter-Rolle übernimmt: Das Energiesystem der Bundesrepublik Deutschland soll bis zum Jahr 2045 klimaneutral werden. Doch über die Frage, wie das in der industriellen Praxis gelingen soll, wird aktuell noch auf vielen Ebenen diskutiert. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz ist überzeugt, dass für das Erreichen der energie- und klimapolitischen Ziele ein effizienteres Nutzen von Energie auf der einen Seite, auf der anderen Seite aber auch der kontinuierliche weitere Ausbau der erneuerbaren Energien in den Verbrauchssektoren ausschlaggebend ist (Quelle: BMWK). Auch innovative Energiespeichertechnologien und auf künstlicher Intelligenz basierende Analyse- und Forecasting-Methoden spielen in diesem Zusammenhang eine ganz entscheidende Rolle.
Thermische Energiespeicher unterstützen den Einsatz erneuerbarer Energien
Eine Technologie, die die Schwerpunkte effiziente Energienutzung und den Ausbau erneuerbarer Energien geschickt miteinander vereint, sind thermische Energiespeicher. Gespeist durch regenerativ erzeugten Strom, können die flexiblen, kosteneffizienten Lösungen die Energie bis zur Abgabe im gewünschten Kontext bzw. Prozess speichern – und damit viele industrielle Prozesse erfolgreich elektrifizieren. Gleichzeitig fungiert die Speichertechnologie im kreislaufwirtschaftlichen Sinne, indem sie Abwärme aufnimmt, speichert und in Form von Wärme oder Dampf in die Prozesse zurückführt. Mit einer entsprechenden Speicherlösung wie zum Beispiel der ThermalBattery™ von ENERGYNEST gelingt es Unternehmen, ihre Energiekosten sowie ihre Emissionen langfristig zu senken. So steigert der Wärmespeicher zum einen die Energieeffizienz im industriellen Kontext – und bietet gleichzeitig viel Flexibilität.
Erst im September wurde im belgischen Turnhout durch den marktführenden Verpackungs- und Materialhersteller Avery Dennison die größte konzentrierte Solarthermie (CST)-Plattform und thermische Speichereinheit Europas in Betrieb genommen. Ein starkes Duo: Im operativen Betrieb wird die gesamte Anlage Wärme liefern, die dem Gasverbrauch von 2,3 GWh entspricht, und die Treibhausgasemissionen des Werkes – verglichen mit dem Status Quo – um durchschnittlich neun Prozent pro Jahr reduzieren soll. In den Sommermonaten und bei hoher Sonneneinstrahlung wird die Anlage bis zu 100 Prozent des Wärmebedarfs der Fabrik decken.
Dabei wurde die thermische Speicheranlage von ENERGYNEST durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union gefördert. Dr. Christian Thiel, CEO ENERGYNEST, ist stolz auf das Ergebnis: „Avery Dennison ist ein Wegbereiter für einen nachhaltigeren und moderneren Industriesektor in Europa. Unternehmen aller Branchen überlegen, wie sie ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen am besten verringern und emissionsintensive Tätigkeiten wie die Wärmeerzeugung dekarbonisieren können, während sie gleichzeitig weiterhin erschwingliche, zuverlässige Waren und Dienstleistungen für die Verbraucher bereitstellen. Wir werden zur Lösung dieser Probleme beitragen, indem wir die Energiekosten senken, den Ausbau zuverlässiger erneuerbarer Energien wie CST unterstützen und die Wärmeerzeugung dekarbonisieren.“
Auch der norwegische Chemiekonzern und Düngemittelhersteller YARA setzt auf die Technologie von ENERGYNEST, um die lokale Dampfproduktion auszugleichen und die Menge des abgelassenen Überschussdampfes zu reduzieren. Ziel der ThermalBattery™ ist es, dabei die Verschwendung von überschüssigem Dampf zu minimieren, indem die Energie zunächst gespeichert und während kurzer zyklischer Bedarfsspitzen im Niederdruckdampfnetz sofort freigesetzt wird. So werden durch eine Reduzierung des Primärenergiebedarfs sowohl Kosten als auch Emissionen erheblich gesenkt.
Automatisierung durch KI
Neben hochmodernen Technologien tragen vor allem KI-basierte Steuerungs- und Analysetools entscheidend zum Gelingen einer industriellen Wärmewende bei. Dabei wird disziplinübergreifend vielfach erforscht, auf welche Weise und mit welchem Mehrwert Künstliche Intelligenz in der Energiewirtschaft und industriellen Wärmeversorgung eingesetzt werden kann. „Der Einsatz von KI in der Energiewirtschaft macht oftmals nicht nur betriebswirtschaftlich Sinn, sondern dient vor allem dazu, das Energiesystem zu optimieren, den Einsatz von klimafreundlichen Technologien zu unterstützen und Kundenbedürfnisse besser zu befriedigen“, schreibt dazu der BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft in seiner Studie „Künstliche Intelligenz für die Energiewirtschaft“.
Dr. Christoph Scholten, Leiter des Referats Digitalisierung der Energiewende im BMWi, stellt in diesem Zusammenhang fest: „Künftig werden wir mehr und mehr KI-Komponenten in allen Stufen der Wertschöpfungskette sehen. Damit diese erfolgreich im Gesamtsystem zusammenspielen, ist es notwendig, schnell Wissen aufzubauen, um die Basis für eine ganzheitliche Strategie zur Anwendung von Künstlicher Intelligenz für die Energiewirtschaft zu legen.“ (Quelle: BMWK)
Konkret geht es in vielen Bereichen darum, wie Künstliche Intelligenz und seine Anwendungen, darunter maschinelles Lernen, unterstützen können, Unternehmens- und Kundenbedürfnisse sowie Nutzungsverhalten basierend auf Daten zu analysieren und zu prognostizieren. Im Falle von thermischen Speicherlösungen wie der ThermalBatteryTM von ENERGYNEST kann es dabei zum Beispiel darum gehen, mithilfe von KI genau zu ermitteln, wann die Aufladung der Batterie durch grünen Strom in Schwachlastzeiten besonders günstig ist – und wann und wo welche Mengen von Abwärme in industriellen Prozessen entstehen, die wiederum für den Wärmekreislauf nutzbar gemacht werden können. Auch Effizienzpotenzial und Synergien können so datenbasiert, exakt und präzise ermittelt werden.
Wärmewende bis 2045 realistisch?
Mit Blick auf das Ziel der Bundesrepublik, bis zum Jahr 2045 eine klimaneutrale Energie und Wärmeversorgung zu schaffen, gibt es in der Industrie große Hoffnungsträger – darunter thermische Energiespeicher, die die Vorteile regenerativ erzeugten Stroms mit den wirtschaftlichen Vorteilen einer flexiblen, gut skalierbaren Wärmeerzeugung und Wärmerückgewinnung ideal miteinander verbinden. Als bahnbrechend gilt dabei vor allem die Tatsache, dass erneuerbare Energien mithilfe einer entsprechenden Speicherlösung wie der ThermalBatteryTM von ENERGYNEST unabhängig vom Zeitpunkt ihrer Gewinnung rund um die Uhr genutzt werden können. Maximiert werden diese Vorteile insbesondere vor einem wirtschaftlichen Hintergrund, wenn wie im Falle von Avery Dennison weitere regenerative Technologien wie konzentrierte Solarthermie, die den Thermalspeicher speist, zum Einsatz kommen. Schließlich kann eine eigene Photovoltaikanlage die Beschaffungskosten von grünem Strom deutlich senken.
Bei der konkreten Planung und Zieldefinition kommt bereits heute an vielen Stellen Künstliche Intelligenz zum Einsatz. Sie ermöglicht datenbasierte, fundierte Prognosen und Konzepte, die maßgeschneidert und individuell die Bedürfnisse des jeweiligen Unternehmens im Fokus haben. Mit Blick auf eine gelingende Wärmewende sind das die besten Voraussetzungen. Es bleibt mit Spannung abzuwarten, wie sich die Technologien in den kommenden zwei Jahrzehnten noch weiter entwickeln – und wie Deutschland als Industriestandort von dieser Entwicklung profitiert.
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