Die Industrie steht vor großen Herausforderungen bei Energie- und Dekarbonisierungs-strategien. Der Ukraine-Krieg hat die Dringlichkeit der Reduzierung fossiler Brennstoffe, besonders Erdgas, verstärkt. Trotz der Stabilisierung der Energieversorgung bleiben wettbewerbsfähige Energiepreise ein Problem. Deutschland bezieht 90% seiner fossilen Energien aus dem Ausland, möchte diesen Anteil durch erneuerbare Energien jedoch auf 30% senken. Eine zentrale Frage bleibt, wie die Industrie Prozesswärme kostengünstig und CO₂-frei erzeugen kann.
— Hinweis: Dies ist eine Zusammenfassung des Beitrags „Power-to-Heat als Chance für die Industrie“ der im VIK-Magazin 2/24 erschienen ist. Den kompletten Beitrag finden Sie unten auf der Seite als PDF —
Bedeutung der Elektrifizierung für die Industrie
Deutschland soll bis 2045 klimaneutral sein. Der Industriesektor emittiert aktuell die zweithöchsten Treibhausgasemissionen nach der Energiewirtschaft. Eine schnelle Umstellung auf nachhaltige Wärmeerzeugung in der Industrie ist entscheidend, um die Verpflichtungen zur Reduzierung des Erdgasverbrauchs im Rahmen des REPowerEU-Plans zu erfüllen. Eine Studie von Agora Industrie (Power-2-Heat, 09/2022) zeigt, dass Industriestandorte in Deutschland durch die Elektrifizierung bis zu 90 TWh Erdgas und 12,5 Millionen Tonnen CO₂ einsparen könnten, was 18% des deutschen Sektorziels für die Industrie ausmacht.
Branchenspezifisches Potenzial
Besonders groß ist das Potenzial der Elektrifizierung in den Branchen Papier-, Lebensmittel- und Kunststoffindustrie für Temperaturen bis 500 Grad Celsius, die etwa 45% des industriellen Prozesswärmebedarfs ausmachen. Unternehmen können durch die Elektrifizierung ihre CO₂-Emissionen senken, indem sie fossile Brennstoffe reduzieren. Power-to-Heat ermöglicht die CO₂-neutrale Erzeugung von Prozesswärme durch die Nutzung erneuerbarer Energien. Moderne thermische Speicher und Power-to-Heat-Systeme können Gasheizkessel oder KWK-Anlagen ersetzen und so die Versorgungssicherheit gewährleisten.
Wichtiger Beitrag zur Dekarbonisierungsstrategie
Die Integration von Wärmepumpen und Elektrodenkesseln in der Industrie muss mit der Dekarbonisierung des Stromsektors einhergehen. Flexibler Stromverbrauch ermöglicht eine bessere Integration erneuerbarer Energien und hilft, das Ziel von 80% erneuerbarer Energien bis 2030 effizient zu erreichen.
Sektorenkopplung durch Power-to-Heat
Power-to-Heat spielt eine wichtige Rolle bei der Integration erneuerbarer Energien, indem es Überangebote am Strommarkt in Wärme umwandelt und so den Anteil erneuerbarer Energien im Wärmesektor erhöht. Flexible Elektrodenkessel ergänzen kapitalintensive Wärmepumpen und reagieren auf Spitzen im Wärmebedarf sowie auf Flexibilitätsanreize.
Flexibilität von Elektrodenkesseln
Elektrodenkessel, die bis 500 Grad Celsius einsetzbar sind, bieten außerordentlich gute Flexibilitätseigenschaften, da sie schnell auf Lastveränderungen und Preisschwankungen am Strommarkt reagieren können. Diese Schnelligkeit ist im Day-Ahead- und Intradayhandel entscheidend und ermöglicht die Nutzung verschiedener Vermarktungsoptionen. Sie eignen sich auch für Regelreserveprodukte wie FCR und aFRR und tragen zur Stabilität des Energiesystems bei.
Einsatz von Großwärmepumpen in der Industrie
Großtechnische Wärmepumpen sind für Temperaturen bis ca. 200 Grad Celsius einsetzbar und nutzen Umwelt- oder Abwärmequellen effizient. Sie sind nicht so flexibel wie Elektrodenkessel, aber gut für grundlastorientierte Optimierungen geeignet. Ihre Entwicklung für Anwendungen über 100 Grad Celsius bietet großes Potenzial für weiteren Fortschritt.
Unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten in der Flexibilitätsnutzung
Beide Anlagentypen bieten flexible Fahrweise und sind wichtige Bausteine für zukünftige Energiekonzepte. Sie ermöglichen lokale Optimierung, system- und netzdienliche Maßnahmen sowie marktdienliche Ausgleichsmaßnahmen im Kurzfristhandel. Elektrodenkessel zeichnen sich durch ihre schnelle Reaktionsfähigkeit aus und sind für Regelleistungsmärkte und den Intraday-Handel besonders geeignet.
Fazit
Elektrodenkessel sind aufgrund ihrer schnellen Reaktionsfähigkeit und flexiblen Anpassungsfähigkeit ein vielseitiges Werkzeug für die Flexibilitätsvermarktung und können als das Schweizer Taschenmesser der Flexibilitätsvermarktung betrachtet werden. Sie sind ideal für die Teilnahme an Regelleistungsmärkten und tragen zur Integration erneuerbarer Energien in das Energiesystem bei.
