Wie industrielle Abwärme Europa mit Strom versorgen könnte

Die derzeitige Krise stellt einen historischen Wendepunkt für das Energiesystem und noch mehr für die Zukunft der europäischen Industrie dar. Ihre Abwärme stellt eine Chance für Europa dar, schreibt Marco Baresi.

Marco Baresi ist Direktor für institutionelle Angelegenheiten bei Turboden.

Die Diversifizierung der Erdgaslieferungen, um eine Alternative zu russischen Gaslieferungen zu schaffen, die erneute Nutzung fossiler Brennstoffe wie Kohle, ein beschleunigter Ausbau der Erneuerbaren und Speichersysteme sind nur einige der Themen, die weltweit ganz oben auf der Tagesordnung stehen.

Den europäischen Institutionen kommt dabei eine grundlegende Rolle bei der Gestaltung dieses Jahrzehnts und des Weges bis 2050 zu. Sie müssen eine ernsthafte Diskussion über die Zukunft der europäischen Wirtschafts- und Sozialarchitektur führen und auch bewerten, welche Maßnahmen umgesetzt werden können, um das Projekt der sauberen Energiewende mit einer langfristigen Industriestrategie zu verbinden.

Der Inflation Reduction Act in den USA, der kanadische ITC, Japans Green Transformation Plan, RepowerEU und der „Net-Zero Industry Act“ – um nur die wichtigsten zu nennen – sind Teil einer größeren, mehrere Hundert Milliarden schweren Anstrengung, um einen völlig neuen Weg in unserem globalen Kampf gegen den Klimawandel zu beschreiten.

Insbesondere der Green Deal Industrial Plan der EU ist vielleicht einer der ehrgeizigsten, denn er sieht vor, Europa zur Heimat sauberer Technologien und industrieller Innovationen zu machen, auf dem Weg zu Netto-Null-Kohlenstoffemissionen bis 2050.

Erst vor wenigen Wochen sagte Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen während der Davos-Konferenz im Januar 2023, sie wolle „Investitionen auf strategische Projekte entlang der gesamten Lieferkette konzentrieren“.

Doch wie lassen sich die ökologischen und sozioökonomischen Vorteile, die Energiesicherheit und die industrielle Wettbewerbsfähigkeit maximieren?  Mehr mit weniger zu erreichen, das Konzept der Energieeffizienz, ist eine der Antworten. Die Wärmerückgewinnung ist dabei eine der wichtigsten Lösungen.

Die Sicherheit der Energieversorgung, die Bezahlbarkeit von Energie und die Auswirkungen auf die Umwelt stehen im Mittelpunkt der EU-Politik, der Investitionen und der zunehmenden Bedenken der Verbraucher.

Trotz der Bemühungen, der Energieeffizienz Vorrang einzuräumen, bleibt immer noch ein erhebliches Potenzial ungenutzt, wenn es darum geht, die Energieverschwendung in der gesamten Energiewertschöpfungskette zu verringern und die uns zur Verfügung stehende Energie optimal zu nutzen.

„Ich setze mich dafür ein, dass Energieeffizienzmaßnahmen einschließlich der Nutzung von Abwärme nicht länger umgangen werden“, sagte Niels Fuglsang, Berichterstatter des Europäischen Parlaments für die Energieeffizienzrichtlinie, zuletzt.

Die Rückgewinnung und Nutzung von Abwärme ist das Hauptthema der Energieeffizienz, das für viele Anwendungen wichtige Möglichkeiten bietet.

Dievom Knowledge Center Organic Rankine Cycle (KCORC) veröffentlichte Analyse „Thermal Energy Harvesting“ beziffert das Potenzial für die Stromerzeugung aus derzeit ungenutzter thermischer Energie in industriellen Prozessen auf unglaubliche 150 Terawattstunden pro Jahr.

Diese Zahl entspricht dem jährlichen Stromverbrauch von mehr als 20 Millionen Haushalten, der jährlichen Stromproduktion von 19 Kernkraftwerken mit je 1 Gigawatt Leistung, oder dem jährlichen Stromverbrauch der Niederlande und Dänemarks zusammen.

Das ist ein riesiges, derzeit ungenutztes Potenzial, mit dem man rechnen kann.

Industrieanlagen in den energieintensiven Industrien, dem sogenannten schwer abbaubaren Sektor, wie Zement-, Glas-, Petrochemie- und Stahlherstellung, produzieren riesige Mengen an Abwärme. Wenn die Wärme nicht genutzt wird, entweicht sie in die Atmosphäre.

Außerdem können diese Abgase in den meisten Fällen nicht so abgeleitet werden, wie sie sind, sondern müssen erst abgekühlt werden, was zusätzlichen Energieverbrauch bedeutet.

Die Abwärmenutzung ist eine führende Technologie zur Nutzung dieser wichtigen Energiequelle, die Energie (Strom und Wärme) ohne zusätzliche CO2-Emissionen erzeugt und daher als vollständig erneuerbare Energiequelle betrachtet werden sollte.

Abwärme kann entweder direkt für Fernwärme und -kühlung oder zur Umwandlung von Restwärme geringer Qualität in nutzbare Energie für den Eigenverbrauch, für Produktionsprozesse oder zur Einspeisung in das Netz genutzt werden.

Die Nutzung von Abwärme und ihre kaskadische Verwendung können zur Dekarbonisierung schwer abbaubarer Industrien und Städte beitragen und eine lokale Systemintegration und industrielle Symbiose ermöglichen.

Überschüssige Wärme kann zu einer der Hauptquellen für saubere Wärme- und Stromerzeugung werden und damit eine Schlüsselrolle auf dem globalen Weg zur Dekarbonisierung spielen.

Viele politische Hindernisse bestehen weiterhin

Obwohl Abwärme in der EU-Gesetzgebung eigentlich anerkannt wird, gelten die Definitionen und Bestimmungen als nicht ausreichend, um das gesamte Potenzial der Abwärmenutzung zu erfassen und die gesamte Bandbreite der Anwendungen abzudecken.

Die EU-Gesetzgebung räumt derzeit der direkten Nutzung von Abwärme aus industriellen und gewerblichen Anwendungen in der Fernwärmeversorgung Vorrang ein. Dieser einseitige Ansatz schränkt jedoch die Ausschöpfung des gesamten Potenzials ein, da andere denkbare Anwendungen weder sichtbar sind noch ausreichend gefördert werden.

Darüber hinaus enthält die Erneuerbare-Energien-Richtlinie eine Definition für die Abwärmenutzung in der Fernwärmeversorgung, ist aber immer noch unklar in Bezug auf die Nutzung von Abwärme zur Stromerzeugung.

Die Energieeffizienzrichtlinie scheint Abwärmetechnologien stärker einzubeziehen, auch wenn der Zugang zu Fördermitteln nicht für alle Anwendungen spezifiziert ist.

Um dieses Potenzial zu erschließen, sollten die EU und die nationalen Strategien die folgenden Grundsätze berücksichtigen:

• Vorrang für die effiziente Erzeugung von Strom und Wärme mit dem Ziel, die Verschwendung von Wärme bei der Stromerzeugung zu minimieren.
• Anerkennung aller Quellen von Abwärme, einschließlich industrieller Prozesse, kommerzieller Aktivitäten, Datenzentren und Gasdruckreduzierungsstationen.
• Anerkennung aller Abwärmeanwendungen, einschließlich der direkten Nutzung in der Fernwärme- und Fernkühlung (DHC) und der Nutzung in der ORC-Technologie zur Strom- (und Wärme-) Erzeugung vor Ort oder zur Netzeinspeisung.
• Verfolgung eines integrierten Ansatzes für die Planung und den Betrieb von Energiesystemen, der das Potenzial der Abwärmenutzung für eine Reihe von Anwendungen bewertet.
• Abwärmerückgewinnung und -nutzung angemessen zu belohnen, um gleiche Wettbewerbsbedingungen mit anderen sauberen Wärme- und/oder Stromquellen zu gewährleisten.

Wir stehen vor einer der größten Herausforderungen der jüngeren Geschichte und müssen unser Bestes tun, um das vor uns liegende wichtige Ziel zu erreichen.

Lösungen sind vorhanden, ebenso wie Fachwissen und Technologien.

Was wir brauchen, ist ein fester politischer Wille, alle uns zur Verfügung stehenden Instrumente zu nutzen, um die Herausforderung zu bewältigen.