Elektrifizierung der Dampferzeugung
Dampf ist der wichtigste Energieträger für die chemische Produktion und wird in riesigen Mengen benötigt. Wir nutzen ihn, um unsere Produkte zu trocknen oder Reaktoren zu beheizen. Bei der Erzeugung von Dampf aus fossilen Energieträgern entsteht CO2. In Zukunft wollen wir Dampf elektrisch erzeugen und diese Emissionen vermeiden. Wie das gelingen kann?
Um Dampf künftig CO2-frei zu erzeugen, setzt BASF auf strombasierte Technologien wie E-Heizkessel und Wärmepumpen. Elektrifizierte Dampfturbinen können zudem unseren Bedarf an Dampf senken und ermöglichen es uns, Dampf direkt durch Strom zu ersetzen.
Jeder der fünf größten BASF-Produktionsstandorte erzeugt mehr als genug Abwärme, um den eigenen Bedarf an Dampf zu decken. Bislang bleibt diese Abwärme größtenteils ungenutzt. Es gilt, diese Abwärme in nutzbare Energie umzuwandeln und damit zum Beispiel Dampf zu erzeugen. Der Schlüssel dafür: industrielle Wärmepumpen.
So funktioniert die CO2-freie Dampferzeugung durch Energierückgewinnung
Wärmepumpen übertragen Energie von einer niedrigen Temperaturquelle auf eine hohe Temperatur. Das funktioniert mit einem Kühlmittel, das in einem Kreislauf unter niedrigem Druck durch die Zufuhr von Wärme - aus der Anlage oder verbrauchtem Kühlwasser - verdampft.
Anschließend wird das Gas mit einem Kompressor verdichtet. Es kondensiert gibt Nutzwärme ab. Danach beginnt der Kreislauf von vorn.
Werden Wärmepumpen und Kompressoren mit Strom aus erneuerbaren Quellen betrieben, ist der gesamte Prozess klimaneutral. Durch die Nutzung von Abwärme aus Chemieanlagen und Kühlwassersystemen zur Erzeugung eines Großteils des Dampfes, den BASF in der Produktion verwendet, werden Wärmepumpen den Bedarf an fossilen Brennstoffen drastisch reduzieren.
Aktuell werden 50 Prozent unseres Bedarfs an Dampf über Gas- und Dampfkraftwerke gewonnen, die bei der Erzeugung Treibhausgasmissionen verursachen. Schaffen wir es, den Dampf durch neue Technologien ohne fossile Brennstoffe zu erzeugen, können wir enorm viel CO2 vermeiden. Zusammen mit Partnern haben wir verschiedene technische Machbarkeitsstudien begonnen. Vielversprechende Technologien wie Wärmepumpen, E-Boiler und elektrifizierten Dampfturbinen existieren bereits heute und können im industriellen Maßstab eingesetzt werden. So kommen wir unserem Ziel, die CO2-Emissionen bis 2030 um 25 Prozent zu senken, in großen Schritten näher.
In unseren Chemieanlagen entsteht sehr viel Abwärme, die wir für Wärmepumpen nutzen können. Die Wärmepumpen-Technologie schneidet im Vergleich zu anderen verfügbaren Technologien wie zum Beispiel der des E-Heizkessels besser ab, denn mit der Wärmepumpe lässt sich bei gleicher Menge Strom mehr Dampf erzeugen – sie ist daher besonders effizient. Doch jeder unserer Standorte hat unterschiedliche Voraussetzungen, eine “One size fits all” Lösung gibt es nicht und wir verfolgen einen mehrgleisigen Ansatz, um unsere Emissionen bis 2050 auf Netto-Null zu senken.
Industrielle Wärmepumpen sind nicht nur um ein Vielfaches größer als die für Haushalte, sie sind auch viel heißer und erzeugen Dampf mit einer Temperatur von mehr als 120 °C. Es gibt zwei Arten von Wärmepumpen, die BASF einsetzen kann. Die eine kann Hochtemperatur-Abwärme mit 60 °C oder mehr verarbeiten, die andere nutzt die Wärme von verbrauchtem Kühlwasser mit 30 °C oder weniger. BASF benötigt beide Optionen, um eine maßgeschneiderte Technologie für die unterschiedlichen Bedürfnisse der Anlagen anbieten zu können.