In puncto Industrie 4.0 zählt Deutschland zu den weltweit führenden Nationen. Doch wie steht es mit der so dringend benötigten Klimaneutralität? Wenn die Bundesrepublik ihre Klimaziele erreichen will, führt um eine Wärmewende und damit die Dekarbonisierung von Prozesswärme und Dampf in unserer energieintensiven Industrie kein Weg herum.
Prozesswärme in der Industrie
Sicher ist: Die deutsche Industrie hat einen hohen Wärmebedarf. Allein 2021 wurden nach Angaben des Statistischen Bundesamtes 3 918 Petajoule Energie in der Industrie verbraucht, der Großteil davon für die Strom- und Wärmeerzeugung. Die sogenannte Prozesswärme, die benötigt wird, um Glas, Metall, Zement oder Papier schmelzen, schmieden, brennen oder trocknen zu können, macht nach Angaben des Fraunhofer Instituts rund 67 Prozent des Energieverbrauchs der deutschen Industrie aus. Kein Wunder, setzen entsprechende industrielle Prozesse doch zum Teil Temperaturen von bis zu 3.000 °C voraus.
Prozesswärme: Hebel zur Senkung der CO2-Emissionen
Alarmierend dabei ist, dass bis dato nur etwa sechs Prozent des für die Wärmebereitstellung benötigten Energiebedarfs durch erneuerbare Energien gedeckt werden (Quelle: Fraunhofer Institut). Auch Strom mache nach Angaben des Fraunhofer Instituts nur einen Anteil von etwa acht Prozent aus und sei als Energiequelle im heutigen Strommix noch längst nicht emissionsfrei.
Um das zu ändern und auch, um die derzeit noch vorhandene starke Abhängigkeit von fossilen Energieträgern wie Öl oder Erdgas – und damit auch von ihren Lieferanten – zu forcieren, werden Initiativen zur Dekarbonisierung von Prozesswärme großes Potenzial zugeschrieben. Im Fokus der Optimierung steht dabei vor allem die Elektrifizierung von industriellen Prozessen und damit die Umstellung auf strombasierte Verfahren.
Doch wie kann die so dringend benötigte Dekarbonisierung des Industriesektors in der Praxis gelingen? „Ausschlaggebend ist ein effizientes Energiemanagement – und der beste Weg, dies zu erreichen, ist intelligente Elektrifizierung. Anlagenbetreiber profitieren von mehr Flexibilität in der Produktion, einer Optimierung des Lebenszyklus und höherer Leistung. Dadurch rückt die Dekarbonisierung des Industriesektors in greifbare Nähe – durch Ökostrom und umfangreiche Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz”, schreibt Digital-Process-Industry.
Das Fachmagazin hat mit Blick auf das Ziel einer klimaneutralen Prozesswärme drei Hebel zur Senkung der CO2-Emissionen identifiziert: „Erstens geht es darum, mehr Flexibilität in die Energienutzung zu bringen, etwa durch den Einsatz von Speicherlösungen und virtuellen Kraftwerken. Zweitens müssen wir betriebliche Abläufe digitalisieren, damit Energie wirklich effizient genutzt werden kann. Dies lässt sich durch den Einsatz von IoT-Geräten, Sensoren und Software erreichen. Und drittens benötigen wir eine intelligente Elektrifizierung über alle betrieblichen Prozesse hinweg. Von diesen drei Hebeln hat der dritte das höchste Dekarbonisierungspotenzial und kann dabei von den ersten beiden beträchtlich profitieren.“
Industrielle Wärmeversorgung elektrifizieren
„Die Elektrifizierung von Prozessen und Anwendungen ist die Voraussetzung für die Energiewende“, schreibt auch das Fraunhofer Institut in seinem Impulspapier „Prozesswärme für eine klimaneutrale Industrie“. Gerade hier unterstützen thermische Energiespeicherlösungen wie zum Beispiel die ThermalBattery™ von ENERGYNEST. Die intelligente Speicherlösung, die sich unkompliziert in viele industrielle Umgebungen integrieren lässt, ermöglicht es, regenerativ erzeugten Strom zu günstigen Zeitpunkten am Markt einzukaufen, als Wärme zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt im Rahmen der industriellen Prozesse in Form von Wärme oder Dampf wieder abzugeben. Mithilfe elektrisch betriebener Heizkessel können Unternehmen so ihre Prozesswärme elektrifizieren.
Nachhaltige und klimaneutrale Prozesswärme
Neben der so wichtigen Elektrifizierung industrieller Prozesse hat auch die Abwärmerückgewinnung vor diesem Hintergrund einen hohen Stellenwert. Dazu schreibt die Deutsche Energie-Agentur GmbH (DENA): „Die Nutzung industrieller Abwärme birgt herausragende Energieeffizienzpotenziale für Unternehmen in Deutschland.“ Nach Angaben der DENA wende die deutsche Industrie jährlich 1.670 Petajoule bzw. 460 Terawattstunden Energie auf, um Wärme für benötigte Produktions- und Verarbeitungsprozesse zu erzeugen. Dabei geht ein hoher Anteil allerdings als ungenutzte Abwärme verloren. „Diese Energieeffizienzpotenziale gilt es zugunsten der internationalen Wettbewerbsfähigkeit, wie auch als Beitrag zur Energiewende in Deutschland zu heben“, so die DENA. Auch hier punkten thermische Energiespeicherlösungen wie die ThermalBattery™.
ThermalBattery™: Abwärme nutzen und Unabhängigkeit schaffen
Das Prinzip: Einmal installiert, fängt die ThermalBattery™ überschüssige Wärme aus industriellen Prozessen auf und speichert sie, um diese zeitversetzt bei Bedarf wieder bereitzustellen. Durch den Anschluss der ThermalBattery™ an Industrieanlagen kann Wärme, die sonst verschwendet würde, zurückgewonnen und in Prozesswärme, Dampf, Strom oder Druckluft umgewandelt werden. Damit kann nicht nur die Effizienz der Anlagen und die Effektivität der Dekarbonisierung deutlich verbessert werden. Auch die Versorgungssicherheit, die in Bezug auf regenerative Energien häufig im Fokus von Debatten steht, kann so gewährleistet werden. ENERGYNEST ist überzeugt, dass die Speicherung und Wiederverwendung von Abwärme aus industriellen Prozessen einen massiven Einfluss auf die globale Energieeffizienz hat.
Maßnahmen zur Dekarbonisierung industrieller Prozesse
Um Maßnahmen zur Dekarbonisierung industrieller Prozesse in Zukunft weiter voranzutreiben, führt um Energiespeicherlösungen kein Weg herum. Unternehmen können so fossile Energieträger durch erneuerbare Energien ersetzen und gleichzeitig eine zuverlässige und stabile Versorgung ihrer Prozesse garantieren. Für die Industrie hat insbesondere die ThermalBattery™ zudem den großen Vorteil, dass die Lösung modular und auf Wunsch vollständig OPEX-basiert ohne Anschaffungskosten verfügbar ist. So wird die Wärmebereitstellung deutlich flexibilisiert und der Weg in eine dekarbonisierte deutsche Industrielandschaft geebnet.
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