Nachhaltig, hocheffizient und einfach regelbar: Dampf hat als Wärmeträgermedium zahlreiche Vorteile für die Industrie und wird in einer Vielzahl industrieller Prozesse in verschiedenen Branchen genutzt. Zudem ist Wasser als Rohstoff in der Regel zuverlässig und kostengünstig verfügbar. Doch für die Dampferzeugung wird in vielen Fällen noch Energie aus der Verbrennung fossiler Energieträger verwendet. Um die eigenen Emissionen zu senken, suchen daher immer mehr Industrieunternehmen nach Möglichkeiten, ihren Prozessdampf zu dekarbonisieren. Die Lösung: Power-to-Steam – also die Umwandlung von grünem Strom in Prozessdampf. In Kombination mit thermischer Energiespeicherung kann Strom aus erneuerbaren Quellen gespeichert und bei Bedarf für die Dampferzeugung verfügbar gemacht werden.
Power-to-Steam: Grundlagen und Funktionsweise
Typischerweise beginnt der Prozess der Dampferzeugung mit der Verbrennung fossiler Energieträger wie Erdgas, Kohle oder Öl, um mit der freigesetzten Wärmeenergie Wasser zu erhitzen. Das erhitzte Wasser wird unter Druck gesetzt, wodurch der Siedepunkt des Wassers erhöht wird und es in Dampf umgewandelt wird. Power-to-Steam ermöglicht es, industriellen Prozessdampf nachhaltig und effizient zu erzeugen. Der Prozess basiert auf der Umwandlung von überschüssiger grüner Energie, beispielsweise Wind oder Solar, in Dampf. Der grüne Strom wird genutzt, um Wasser mittels Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der erzeugte Wasserstoff wird dann in einem Dampferzeuger verbrannt, wodurch Wärmeenergie freigesetzt wird, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln.
Eine innovative Alternative ist der Einsatz thermischer Energiespeicher wie die ThermalBattery™ von ENERGYNEST, die erneuerbaren Strom in Form von Wärmeenergie oder Dampf speichern, und diesen bei Bedarf direkt als Prozessdampf freisetzen beziehungsweise die thermische Energie zu verwenden, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln.
Grüner Prozessdampf mit thermischer Energiespeicherung: Vorteile für die Industrie
Prozessdampf wird auch heute noch in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen in verschiedenen Branchen eingesetzt. Dabei kann er entweder mit Hilfe von Dampfturbinen zum Antrieb von rotierenden Maschinen eingesetzt oder direkt verwendet werden – beispielsweise zur Trocknung, für die Destillation und zu Sterilisation.
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird Prozessdampf etwa zur Reinigung und Sterilisation von Prozessanlagen und Behältern wie beispielsweise Glasflaschen genutzt, um eine sichere und hygienische Produktion zu gewährleisten. In der chemischen Industrie dient Prozessdampf als Energiequelle für Reaktionsprozesse und zur Destillation von Chemikalien. Auch in der Papier- und Zellstoffindustrie wird Dampf verwendet, um Papiermaschinen anzutreiben und die Fasern während des Produktionsprozesses zu erweichen. Durch den Einsatz von grüner Energie anstelle von fossilen Energieträgern für die Erzeugung von Prozessdampf können diese Unternehmen einen entscheidenden Teil ihrer Produktion nachhaltiger gestalten.
Reduzierung CO2-Emissionen
Mit der Umstellung auf grünen Prozessdampf können Unternehmen ihre CO2-Emissionen signifikant reduzieren. Dies treibt nicht nur die effektive Dekarbonisierung der Produktionsprozesse voran, sondern schützt Unternehmen durch die Umstellung auf dezentrale erneuerbare Energiequellen auch vor unvorhersehbaren Preisschwankungen, potenziellen Lieferausfällen und zusätzlichen Kosten durch etwa CO2-Zertifikate.
Betriebs- und Energiekosten senken
Neben der Verbesserung ihrer Umweltbilanz lohnt sich die Umstellung auf Power-to-Steam mit grüner Energie auch wirtschaftlich: Unternehmen haben so die Möglichkeit, ihre Betriebs- und Energiekosten signifikant zu senken. Durch die Nutzung erneuerbarer Energien zur Dampferzeugung machen Unternehmen sich unabhängig von teuren fossilen Brennstoffen. Zudem ermöglicht die dezentrale Erzeugung von Prozessdampf vor Ort eine Effizienzsteigerung, da Verluste durch den Transport vermieden werden.
Grüne Energie effizienter nutzen
Die Integration von thermischen Energiespeichern in die Erzeugung von grünem Dampf erlaubt außerdem eine optimale Nutzung der vorhandenen Energie, indem überschüssiger Strom gespeichert und bei Bedarf zur Verfügung gestellt werden kann. Unternehmen können so flexibel auf schwankende Verfügbarkeiten reagieren und die Versorgungssicherheit ihrer Prozesse jederzeit sicherstellen.
Nachhaltige Power-to-Steam-Lösungen mit ThermalBattery™
Um mithilfe der ThermalBattery™ kostengünstigen erneuerbaren Strom in grünen Prozessdampf umzuwandeln, können Unternehmen sich je nach Aufbau ihrer Anlage und der zur Verfügung stehenden Energiequelle zwischen zwei Optionen für die Integration des Wärmespeichers entscheiden. Bei Option 1 wird grüne Energie durch Erhitzen von Thermalöl in einem Widerstandsheizer in Wärme umgewandelt, um damit die ThermalBattery™ zu laden. Die Wärme wird mit minimalen Verlusten gespeichert und später bei Bedarf wieder abgerufen, um sie in den Dampferzeuger zu leiten. In Option 2 erfolgt das Aufladen der ThermalBattery™ direkt durch Dampf aus dem E-Boiler, der ebenfalls mit erneuerbarem Strom betrieben wird. Der gespeicherte Dampf kann dann wiederum bei Bedarf abgerufen werden, um direkt Dampf zu liefern. Beide Ansätze ermöglichen eine flexible und nachhaltige Nutzung von erneuerbarem Strom zur Dampferzeugung und tragen dazu bei, die Effizienz und Umweltfreundlichkeit industrieller Prozesse zu verbessern.
