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- Angesichts steigender Gas- und CO2-Preise sollten gerade Chemieunternehmen verschiedene Möglichkeiten zur (klimafreundlichen) Dampferzeugung prüfen.
- Beispiel dafür ist die elektrische Erzeugung etwa über Elektrodendampfkessel oder über effiziente Wärmepumpen.
- Eine weitere Alternative stellen auch Power-to-Heat-Anlagen als Dienstleistung im Betreiber-Pacht-Modell dar.
Nicht allein der Gaspreis wird in Zukunft sehr wahrscheinlich für steigende Kosten sorgen, sondern auch der CO2-Preis. Betrug er Anfang 2021 noch 25 Euro pro Tonne CO2, sind es aktuell 45 Euro, ab 2025 dann 55 Euro. Ein Jahr später soll der Emissionshandel mit einem Preiskorridor zwischen 55 und 65 Euro starten. Für Erdgas bedeutet das einen Preissprung von 5 Euro/MWh im Jahr 2023 auf 11 Euro im kommenden Jahr. Unternehmen der chemischen Industrie sind ohnehin stark von steigenden Energiekosten betroffen. Für sie empfiehlt es sich ganz besonders zu prüfen, ob eine oder mehrere der folgenden Möglichkeiten zur klimafreundlichen Dampferzeugung im eigenen Unternehmen umsetzbar sind.
Nutzung von Abwärme
Nach dem Energieeffizienzgesetz sind Unternehmen inzwischen dazu verpflichtet, Abwärme nach dem Stand der Technik zu vermeiden beziehungsweise soweit möglich und zumutbar zu reduzieren und wiederzuverwenden. Abgesehen von dieser Verpflichtung kann es auch lohnend sein, Abwärme zur Dampferzeugung zu nutzen. Hierfür gilt es vor allem folgende Fragen zu klären: Ist die Wärmequelle zugänglich? Wie viel Abwärme und auf welchem Temperaturniveau steht sie zur Verfügung? Wie sieht der Lastgang der verfügbaren Abwärme aus?
Dampf aus Strom mit Elektrodenkesseln
Mit Elektrodenkesseln lässt sich CO2-neutral Dampf erzeugen, wenn der Strom aus erneuerbaren Energien stammt. Aufgrund der Relation zwischen Erdgaspreisen und mittleren Strommarktpreisen von etwa 1:3 sind Elektrodenkessel wirtschaftlich nur dann sinnvoll, wenn sie gezielt zu Zeiten günstiger Strompreise auf dem Spotmarkt eingesetzt werden – zum Beispiel zur Mittagszeit im Sommer, wenn große Mengen an günstigem Solarstrom ins Stromnetz eingespeist werden. Voraussetzung hierfür ist eine Schnittstelle zum Spotmarkt beziehungsweise zum Stromhandel und der über Preisimpulse gesteuerte Einsatz des Elektrodenkessels. Eine Alternative zum Bezug von Grünstrom ist die Eigenerzeugung mittels Photovoltaik-Anlage. Ob sich diese für das eigene Unternehmen rechnet, gilt es individuell zu prüfen.
Effiziente Wärmepumpen
Wärmepumpen werden wie Elektrodendampfkessel elektrisch betrieben, arbeiten jedoch erheblich effizienter. Auch sie arbeiten klimaneutral, wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen stammt. Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTWP) oder Very High Temperature Wärmepumpen (VHTWP) können ausreichende Temperaturniveaus erreichen, um Niederdruckdampf im Bereich von 1 bis 2 bar zu erzeugen. Da industrielle Prozesse häufig höhere Druckniveaus erfordern, besteht die Möglichkeit, den Niederdruckdampf über einen Kompressor auf höhere Druckniveaus zu verdichten. Die Kompressoren, auch Mechanical Vapor Recompression (MVR) genannt, arbeiten je nach gefordertem Enddruck einstufig oder mehrstufig und können als Kolbenkompressoren, Scroll-Verdichter oder Turbomaschine ausgeführt sein. Für die Bewertung der Wirtschaftlichkeit ist der Coefficient of Performance (COP) eine wichtige Kennzahl. Dabei ist der COP der MVR in der Regel deutlich besser als die COP-Werte von HTWP und VHTWP.
Die möglichen Kosteneinsparungen verdeutlicht ein Fallbeispiel: Ein kunststoffverarbeitendes Unternehmen nutzt die Abwärme aus dem Kühlwasser, um mittels Hochtemperaturwärmepumpe und MVR Prozessdampf für die Erhitzung der Formwerkzeuge zu erzeugen. Bei einer Nutzwärme von einem Megawatt, einer elektrischen Leistung von 400 KW und 5.000 Betriebsstunden kann der Kunststoffverarbeiter so jedes Jahr Erdgaskosten in Höhe von rund 700.000 Euro einsparen. Diesen stehen jährliche Strom-Mehrkosten von 320.000 Euro gegenüber, sodass sich eine Einsparung von 380.000 Euro pro Jahr ergibt.
Mit einer Sensitivitätsanalyse lässt sich für jedes Einsatzszenario aufzeigen, welche Nettoersparnis das Unternehmen je nach Energie- und CO2-Preis erreichen kann. Nicht zu vergessen: Neben den Kosteneinsparungen bringt die Wärmepumpe auch Einsparungen an CO2-Emissionen. Deshalb gelten Wärmepumpen auch als eine Schlüsseltechnologie für die Dekarbonisierung der Industrie und werden über die Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft (EEW) gefördert. Aktuell liegt die Förderquote für Wärmepumpen für die Nutzung industrieller Abwärme zwischen 25 und 45 % – je nach Unternehmensgröße.
Energie als Dienstleistung
Die Realisierung von wirtschaftlichen Power-to-Heat-Lösungen erfordert energiewirtschaftliches Know-how und Erfahrung in den Bereichen Anlagenbau und Betriebstechnik. Spezialisierte Energiedienstleiter wie die Geschäftskundeneinheit des Mannheimer Energieunternehmens MVV Energie bieten Betreibern ganzheitliche Dienstleistungen für die Realisierung von Power-to-Heat-Anlagen: von Planung über Bau und Finanzierung bis zum Betrieb mit optimierter Fahrweise. Für die optimierte Einsatzplanung der Anlage arbeitet das Unternehmen mit den Kolleginnen und Kollegen der konzerninternen Energiehandelsgesellschaft zusammen.
Ein sinnvolles Vertragsmodell für Power-to-Heat-Anlagen ist das Betreiber-Pacht-Modell: Das Unternehmen bleibt formal Betreiber der Anlage, genießt somit alle geltenden Steuer- und Abgabenprivilegien und entscheidet selbst über den Einsatz der Anlage. Operative Tätigkeiten und betriebliche Risiken werden per Betriebsführungsvertrag an den Dienstleister delegiert. Im Gegenzug entrichtet der Betreiber an den Dienstleister eine Pachtzahlung und ein Betriebsführungsentgelt. Auf diese Weise können Unternehmen Kosten sparen, CO2-Emissionen senken und sich auf das Kerngeschäft konzentrieren.