Abwärme für die Energieversorgung des Industriesektors wiederverwenden
Der Ausstieg aus fossilen Brennstoffen ist entscheidend, wenn Europa bis 2050 sein Klimaneutralitätsziel(öffnet in neuem Fenster) erreichen möchte. Wind- und Sonnenergie erzeugen mittlerweile erhebliche Mengen an Strom, während die Kohleproduktion weiter zurückgefahren wird. Dennoch sind weitere Anstrengungen erforderlich. Derzeit entweichen rund 70 %(öffnet in neuem Fenster) der gesamten erzeugten Energie ungenutzt als Abwärme in die Atmosphäre. Dies hat nicht nur direkte Auswirkungen auf den CO2-Fußabdruck und die Betriebskosten energieintensiver Industrien, sondern auch auf die Wärmebelastung der lokalen Umwelt. Fabriken und Industriebetriebe haben die Möglichkeit zur Installation von Wärmerückgewinnungssystemen. Bei sogenannter Niedertemperaturabwärme, also Temperaturen unter 100 Grad Celsius, ist die Wärmerückgewinnung in der Regel wirtschaftlich nicht sinnvoll.
Die Restwärme aus der Fertigung nutzen
Dieser Herausforderung wollte sich das schwedische Unternehmen ZIGRID(öffnet in neuem Fenster) annehmen. „Einer der Gründer unseres Unternehmens verfügte über profundes Wissen über die Restwärme aus der Fertigungsindustrie“, erklärt Lars Birging, Projektkoordinator von ZiGrid Technology. „Nach weiteren Recherchen und Besuchen verschiedener anderer Industriebetriebe wurde uns klar, dass die Abwärme ein wichtiger Aspekt ist.“ ZIGRID suchte nach einer Möglichkeit, diese ungenutzte Energie effizient für die Stromerzeugung nutzbar zu machen. Die entwickelte Lösung nutzt die Abwärme aus dem Industriesektor – bei Temperaturen zwischen 50 und 80 Grad – um ein Gas zu erhitzen und zu expandieren. Anschließend kühlt dieses ab und schrumpft wieder zusammen. „Die Energie dieser zyklischen Bewegung wird mittels Hydraulik nutzbar gemacht, um einen Generator für die Stromerzeugung anzutreiben“, sagt Birging. „Das Besondere an dieser Technologie ist, dass sie keine Turbinen verwendet (und daher bei niedrigen Temperaturen energieeffizienter ist) und bei Temperaturen von bis zu lediglich 50 Grad betrieben werden kann.“
Vorteile für die verarbeitende Industrie und Rechenzentren
Das Ziel des durch den Europäischen Innovationsrat(öffnet in neuem Fenster) unterstützten Projekts ZiGrid Technology bestand in der Skalierung dieser Technologie, um die Marktreife zu gewährleisten. Das Unternehmen wollte außerdem den potenziellen Markt für eine solche Innovation besser verstehen. „Die Idee war es, von der Erprobung an Standorten der Kundschaft zur Optimierung und Qualitätssicherung unseres Produkts überzugehen“, bemerkt Birging. Hierfür wurde ein technisches Team zusammengestellt, das sich mit den technischen Herausforderungen der Skalierung befassen sollte. Verschiedene Konfigurationen des Systems wurden in realen Umgebungen in der Stahlindustrie erprobt und mit der Wasserstofferzeugungs- sowie der Papier- und Zellstoffindustrie verglichen. „An einem unserer Pilotstandorte mussten wir uns mit deutlich höheren Temperaturen auseinandersetzen als erwartet, doch das hat unserer Entwicklung geholfen“, bemerkt Birging. „Parallel dazu haben wir wichtige geschäftliche Anwendungen identifiziert, die wir angehen wollten.“ Die Ergebnisse flossen dann wieder in die technische Arbeit ein, um sicherzustellen, dass unsere Technologie und unsere geschäftlichen Szenarien aufeinander abgestimmt waren.“
Das technologische Potenzial der Wärmenutzung
Der Erfolg dieser Maßnahmen hat das technologische Potenzial der Wärmenutzung verdeutlicht. Birging und sein Team konnten außerdem Rechenzentren – die enorme Mengen an Wärme erzeugen – als wichtigen potenziellen Endnutzer identifizieren. „Diese passen hervorragend zu unserer Lösung und sind zu unserem strategisch wichtigsten Segment geworden“, fügt er hinzu. Mit Blick auf die Zukunft liegt der Fokus nun auf der Zertifizierung, der Skalierung der Produktionskapazität und dem Abschluss von Vereinbarungen mit potenzieller Kundschaft wie Wasserstofferzeugern und Rechenzentren. „Die effiziente und saubere Nutzung bereits erzeugter Energie ist eine Möglichkeit, um zum Erreichen der vereinbarten Energie- und Klimaziele beizutragen“, erklärt Birging.
