Wege zu dekarbonisiertem Dampf

Unser Schwerpunkt scheint oft auf der Optimierung zu liegen. Dampfsysteme so effizient wie möglich zu gestalten, ist nach wie vor ein wesentlicher Bestandteil unseres Geschäfts und wird es auch weiterhin sein. Die Gründe, warum dies sinnvoll ist, werden nicht verschwinden, wenn die Nutzung fossiler Brennstoffe aufhört.

Unabhängig davon, welchen Weg eine Branche auf dem Weg zur Dekarbonisierung einschlägt, ist es immer ein wichtiger erster Schritt, die Effizienz zu maximieren. Die Verbesserung der Art und Weise, wie Wärme erzeugt, geliefert und verbraucht wird, senkt nicht nur jetzt die Energiekosten, sondern schafft auch die Grundlage für die nächsten Etappen der Reise. Das ultimative Ziel ist jedoch die Abschaffung der kohlenstoffemittierenden Brennstoffe - die Dekarbonisierung.

Es steht viel auf dem Spiel, und die Herausforderung ist groß. Wärmeenergie ist für so viele Industriezweige von entscheidender Bedeutung, und da es so viele verschiedene Möglichkeiten gibt, sie zu nutzen, gibt es nicht nur den einen Weg, um Netto-Null-Ziele zu erreichen. Zwei Drittel des gesamten Energiebedarfs der Industrie in den USA entfallen auf Wärme, aber nur 10 % davon stammen aus erneuerbaren Energien. Im Vereinigten Königreich ist die Situation ähnlich: 70 % des Energiebedarfs der britischen Industrie entfallen auf die Wärmeversorgung.

Die Nutzung von Strom, der aus erneuerbaren Energiequellen oder aus Kernkraft erzeugt wurde, ist zu bevorzugen. Hierfür gibt es verschiedene Gründe. Erstens handelt es sich um eine bewährte Technologie, denn Elektrokessel können Strom mit einem Wirkungsgrad von beinahe 100 % in Wärme umwandeln, und das bei minimalen Abstrahlungsverlusten der Kesseloberfläche. Hinzu kommen die potenziell attraktiven Investitionskosten, die einer Studie zufolge bei Elektrokesseln fast 40 % unter denen eines entsprechenden erdgasbefeuerten Kessels liegen.¹

Weitere Vorteile ergeben sich daraus, dass keine Änderungen an den Endnutzungsprozessen erforderlich sind, sondern nur im Kesselraum selbst. Es gibt Möglichkeiten, andere Teile industrieller Prozesse zu elektrifizieren, doch sind dafür oft Änderungen an bestehenden Produktionsprozessen und -technologien erforderlich.

Das Haupthindernis für eine stärkere Nutzung dieser Option ist, dass Strom immer noch vergleichsweise teurer ist als fossile Brennstoffe. Selbst wenn dieser Wert sinkt, was wahrscheinlich ist, da der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung zunimmt, müssen die Netze ausgebaut werden, um die steigende Nachfrage zu decken.

Deshalb ist zu erwarten, dass die CO2-Emissionen vorübergehend ansteigen werden, während die Stromerzeugungs- und verteilungsindustrie die Umstellung nachholt.

Wenn sie nachhaltig erzeugt wird, ist Biomasse eine vielversprechende Möglichkeit, fossile Brennstoffe in einigen Industriezweigen zu ersetzen, auch wenn bei ihrer Verbrennung weiterhin Kohlenstoff freigesetzt werden kann, wenn auch in geringerem Maße als bei fossilen Brennstoffen. In Dänemark beispielsweise hat ein Energieunternehmen seine Wärmeerzeugung, einschließlich der Dampfversorgung für die Industrie, bereits vollständig dekarbonisiert, indem es Biomasse anstelle von Kohle für Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) verwendet.

Noch in einer Anfangsphase und noch relativ teuer ist, wird Wasserstoff als echte Möglichkeit angesehen, fossile Brennstoffe in Hochtemperaturprozessen zu ersetzen, und wird in der Lage sein, Dampf bei jeder gewünschten Temperatur zu erzeugen. Es gibt noch Schwierigkeiten mit den Emissionen während der Produktion und Nutzung, und die Steuerung der Brenner ist nicht so einfach.

Der aufstrebende Cleantech-Bereich ist sehr vielversprechend, insbesondere angesichts der unsteten Natur einiger erneuerbarer Energiequellen. Die Möglichkeit, überschüssigen oder kostengünstigen Strom aus erneuerbaren Energien durch Erwärmung eines Speichermediums auf Temperaturen von bis zu 400 °C zu nutzen, liegt derzeit weit über den Werten, die mit Wärmepumpen erreicht werden können. Es wird auch daran gearbeitet, den Dampf selbst für kurze Zeiträume abzufangen, was dort nützlich ist, wo er nicht kontinuierlich für den Prozess benötigt wird.

Einige Industriezweige werden aufgrund der Intensität ihrer Prozesse wahrscheinlich weiterhin zumindest teilweise auf fossile Brennstoffe angewiesen sein. Manchmal kann es sich dabei um die Überbrückung von Zeiträumen handeln, in denen die Produktion nicht eingestellt werden kann, aber keine kohlenstofffreien oder kohlenstoffarmen Alternativen verfügbar sind.

Dampf hat seine dominante Stellung als unverzichtbares industrielles Heizmittel nicht über Nacht erlangt. Wir dürfen auch nicht davon ausgehen, dass wir die vielen Vorteile nicht mehr nutzen können. Das neue Kapitel des dekarbonisierten Dampfes ist bereits aufgeschlagen. Es geht weniger darum, das aufzugeben, was jahrzehntelang so gut funktioniert hat, als vielmehr darum, es für die Zukunft neu zu konzipieren.

Mit dem richtigen Engagement und der richtigen Innovation kann die Industrie weiterhin die Kraft des Dampfes nutzen, aber auf eine Art und Weise, die mit dem globalen Engagement für eine nachhaltige Zukunft übereinstimmt. Die Aussichten sind vielversprechend, und mit gemeinsamen Anstrengungen ist eine dekarbonisierte Zukunft nicht nur eine Möglichkeit, sondern eine bevorstehende Realität.