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Oct 15, 2023

Die neuseeländische Industrie verbrennt pro Sekunde umgerechnet 108 Liter Benzin

Leitender Dozent für Verfahrens- und Energietechnik, University of Waikato

Leitender Dozent für Verfahrens- und Energietechnik, University of Waikato

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Neuseeland verbrennt jede Sekunde das Äquivalent von 108 Litern Benzin in Kohle und Erdgas, um Wärme für industrielle Prozesse zu erzeugen. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe zur industriellen Wärmeerzeugung verursacht 28 % der energiebezogenen Emissionen Neuseelands.

Die Industrie benötigt große Mengen Wärme für eine Vielzahl von Tätigkeiten, unter anderem zur Verarbeitung von Grundnahrungsmitteln, zur Herstellung von Materialien für den Hausbau und zur Herstellung von Verpackungen für Güter des täglichen Bedarfs.

Aber es ist ganz klar, dass wir, um bis 2050 eine CO2-neutrale Wirtschaft zu erreichen, den Einsatz erneuerbarer Energietechnologien zur Erzeugung von Industriewärme verstärken müssen, anstatt fossile Brennstoffe zu verbrennen.

Die Regierung verfolgt einen Zuckerbrot-und-Peitsche-Ansatz, um den Übergang zu kohlenstoffarmen und erneuerbaren Energien voranzutreiben. Der „Stick“ verlangt von der Industrie, bis 2037 Kohlekessel für Nieder- und Mitteltemperatur-Wärmeanwendungen auslaufen zu lassen. Auch die Erkundung neuer Erdgasvorkommen wurde faktisch eingestellt, was zu künftigen Rückgängen bei der Gasversorgung führen wird.

Die „Karotte“ ist der Fonds für staatliche Investitionen in Dekarbonisierungsinitiativen. Die bisherigen Ergebnisse sind beachtlich, und die Industrie greift auf bewährte Lösungen zurück: Energieeffizienzgewinne, Biomassekessel, Elektrodenkessel und Wärmepumpen, manchmal kombiniert mit elektrischen oder thermischen Batterien.

Diese Technologien sind sauber und umweltfreundlich, aber auch auf industrielle Bedürfnisse skalierbar. Werfen wir einen Blick auf diese verschiedenen Optionen.

Die erste Option – die Steigerung der Energieeffizienz – ist der Punkt, an dem alle Industrieunternehmen ihre Dekarbonisierungsreise beginnen sollten. Dadurch wird der Bedarf an Wärmezufuhr von vornherein reduziert. Die Minimierung des Wärmebedarfs bedeutet auch, dass Ersatzkessel eine kleinere Kapazität haben können, was die Investitionskosten senkt.

Die zweite Möglichkeit ist der Einsatz von Biomassekesseln. In den letzten Jahren wurden Biomassekessel an mehreren großen Industriestandorten eingeführt.

Diese Kessel verbrennen Biobrennstoffe, die in der Regel ein Nebenprodukt der Holzverarbeitungsbranche wie Sägemehl, Hackschnitzel und Holzpellets sind, um den für einen Standort erforderlichen Dampf und Warmwasser zu erzeugen. Fonterra beispielsweise baut derzeit an seinem Standort Waitoa einen neuen 30-Megawatt-Biomassekessel.

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Biomassekessel bieten einen gleichwertigen Ersatz für Kessel mit fossilen Brennstoffen. Ihre Verwendung ist jedoch nicht einfach. Aufgrund der raschen Expansion des Marktes in den letzten Jahren, der Unsicherheit hinsichtlich der Biomassequellen und der steigenden Nachfrage weiß niemand wirklich, wie die zukünftige Verfügbarkeit kostengünstiger Biomasse aussehen wird.

Die dritte Möglichkeit ist der Einsatz von Elektrodenkesseln. Diese sind kostengünstig zu installieren, nutzen aber Strom als Energiequelle. Die Kosten für diese Wärme sind typischerweise dreimal so hoch wie bei fossilen Brennstoffen. Die Industrie ist außerdem oft dem Strom-Spotmarkt ausgesetzt, wo die Preise sowohl täglich als auch saisonal stark schwanken, was sowohl ein Risiko als auch eine Chance darstellt.

Der Molkereihersteller und -lieferant Open Country Dairy installierte kürzlich mithilfe der „Smart Control“-Technologie von Simply Energy neben seinem vorhandenen Kohlekessel einen Elektrodenkessel. Der Elektrodenkessel schaltet sich ab, wenn der Strompreis hoch ist, verlagert die Last auf Kohle und schaltet sich wieder ein, wenn der Preis ausreichend niedrig ist. Dies ist eine kostengünstige Lösung, aber immer eine Übergangsmaßnahme beim Kohleausstieg.

Die vierte Option – Wärmepumpen – nutzt eine andere Technologie. Auf dem Papier haben Industriewärmepumpen das Potenzial, mehr als das Zwei- bis Dreifache der Leistung von Biomasse- oder Elektrodenkesseln zu erreichen, allerdings oft bei niedrigeren Heiztemperaturen. Eine bessere Leistung bedeutet proportional geringere Betriebskosten. Die aktuelle Wärmepumpentechnologie kann eine Erwärmung auf bis zu etwa 90 °C ermöglichen.

Fleischverarbeitungsbetriebe wie ANZCO und Silver Fern Farms, beide in der Nähe von Christchurch, nutzen Wärmepumpen, um die Abwärme ihrer Kältemaschinen zurückzugewinnen und aufzuwerten, um das benötigte Warmwasser zu erzeugen. Dies ist eine weitere intelligente Möglichkeit, herkömmliche Technologie zu nutzen.

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In Zukunft brauchen wir Wärmepumpen, die weit über 90 °C warm werden, um ihre Anwendbarkeit auf ein breiteres Spektrum von Industriestandorten zu erhöhen. In Europa können viele aktuelle Technologiedemonstrationsanlagen mittlerweile eine Erwärmung auf bis zu 150 °C mit einem HFO-Kältemittel (synthetische fluorierte Treibhausgase) oder CO₂ ermöglichen.

HFO-Kältemittel galten als Antwort auf ozonschädigende Gase, neuere Forschungen äußern jedoch Bedenken, dass sie zu „ewigen Chemikalien“ mit schwerwiegenden Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Umwelt zerfallen könnten. Die Europäische Union plant nun, ihre Verwendung bis 2026 rasch auslaufen zu lassen und zu verbieten.

MAN Energy Solutions, das kürzlich eine Partnerschaft mit Fonterra geschlossen hat, bietet eine CO₂-Wärmepumpe an, die auch Warmwasser bei 150 °C erzeugen kann, bei einem Wärme-Strom-Leistungsverhältnis von nahezu drei. Das heißt, er verbraucht nur ein Drittel des Stroms, um die gleiche Wärmemenge wie ein Elektrodenkessel zu erzeugen.

Diese vier Optionen spielen alle eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung der neuseeländischen Industrie. Unterschiedliche Standorte erfordern unterschiedliche Lösungen, bei denen häufig mehrere Ansätze kombiniert werden, um die kosteneffizienteste Lösung zu erzielen.

Neuseeland ist traditionell ein Importeur von Energietechnologie. Die hohe Nachfrage nach modernster Kessel- und Wärmepumpentechnologie in viel größeren Märkten in Europa und anderswo könnte es für neuseeländische Unternehmen jedoch schwierig machen, ohne lange Wartezeiten auf die notwendige Anlagen- und technische Unterstützung zuzugreifen.

Wenn wir unsere eigenen Produkte entwickeln und herstellen könnten, könnten wir maßgeschneiderte Lösungen für die neuseeländische Industrie anbieten. Viele der damit verbundenen „grünen“ Arbeitsplätze in der Fertigung würden auch hier zu Hause angesiedelt sein.

Weiterlesen: Zeit, eine nicht ausreichend genutzte Energiequelle zu erschließen: verschwendete Wärme

Die Dekarbonisierung von Industriewärme stellt eine große Herausforderung, aber auch eine Chance dar. Die Herausforderung besteht darin, die Energiewende schnell genug zu vollziehen, um den Klimawandel einzudämmen und gleichzeitig die Energiekosten niedrig genug zu halten, um im Geschäft zu bleiben.

Während wir diesen Übergang vollziehen, brauchen wir auch einen Paradigmenwechsel in der Einstellung und im Ehrgeiz in Bezug auf Forschungs-, Entwicklungs- und Herstellungswege für fortschrittliche Technologie, um den Nutzen für New Zealand Inc. zu maximieren.