Dekarbonisierung der industriellen Wärmeversorgung: Wege in eine nachhaltige Zukunft

Warum ist die Dekarbonisierung industrieller Wärme so wichtig?

Die Industrie steht vor der Aufgabe, ihre CO₂-Emissionen in den kommenden Jahren drastisch zu senken. Industrielle Prozesswärme verursacht in vielen Branchen einen erheblichen Anteil der CO₂-Emissionen – gleichzeitig ergeben sich hier große technische und wirtschaftliche Einsparpotenziale, um fossile Energieträger wie Erdgas schrittweise durch klimafreundliche Alternativen zu ersetzen. Neben steigenden Energiepreisen erhöhen auch CO₂-Bepreisung, steigende Netzkosten, EU-Regularien und ESG-Anforderungen den Handlungsdruck auf Industrieunternehmen, ihre Wärmeversorgung neu zu denken.

Die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung ist daher nicht nur eine Klimaschutzmaßnahme, sondern ein zentraler Baustein für:

• langfristige Kostensicherheit
• regulatorische Zukunftsfähigkeit
• eine belastbare unternehmensweite Klimaschutzstrategie
• nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit

In drei Schritten zur Dekarbonisierung industrieller Prozesswärme

1. Prozessoptimierung

Zunächst gilt es, bestehende Produktionsprozesse zu analysieren und zu optimieren. Ziel ist es, den Wärmebedarf strukturell zu senken, bevor neue Energiequellen erschlossen werden.

Typische Maßnahmen sind:

• Absenkung von Prozesstemperaturniveaus
• Einsatz effizienterer Aggregate
• Umstellung von Batch- auf kontinuierliche Prozesse
• Vermeidung unnötiger Wärmeverluste

Ein Beispiel dazu: im klassischen Trommeltrockner waren 700°C erforderlich, um mineralische Stoffe zu trocknen, in einer innovativen Trocknungsanlage reichen auch 120°C, und somit kann leichter von Erdgas auf alternative Wärmeversorgungen umgestiegen werden.

2. Systemoptimierung

Im nächsten Schritt werden die Energie- und Wärmeflüsse im Unternehmen ganzheitlich betrachtet. Dabei werden Wärmequellen und -senken standortübergreifend betrachtet, um interne Abwärmepotenziale optimal zu nutzen.

Wichtige Maßnahmen sind:

• Wärmerückgewinnung aus Produktionsprozessen
• Nutzung industrieller Abwärme
• verbesserte Isolierung und Netzoptimierung
• Integration von Wärmeströmen in übergeordnete Energiesysteme
• Thermische Speicher zur Spitzenlastabdeckung oder Lastverschiebung

Durch Abwärmenutzung auch auf niedrigsten Niveaus, lassen sich in vielen Branchen die Warmwasserbereitungen oder anderen Nebennutzungen von Dampf deutlich in der Leistung reduzieren. Somit können auch die zentralen Mitteltemperaturanlagen (z.B. Dampfkessel) beim Umstieg mit wesentlich kleinerer Leistung dimensioniert werden.

3. Umstellung auf erneuerbare und elektrische Wärmequellen

Abschließend steht die Umstellung auf erneuerbare Energien im Fokus. Wärmepumpen, solare Prozesswärme, Biomasse, Fernwärme und direkte Elektrifizierung bieten vielfältige Möglichkeiten, fossile Energieträger zu ersetzen.

Je nach erforderlichem Temperaturniveau kommen unterschiedliche Technologien zum Einsatz:
– Niedertemperaturbereich (<100 °C): Wärmepumpen, direkte Abwärme, Solarthermie
– Mittlere Temperaturen (100–200 °C): Hochtemperatur-Wärmepumpen, Power-to-Heat, Biomasse
– Hohe Temperaturen (>200 °C): Elektrifizierung, Biomasse, Biogas, perspektivisch Wasserstoff

Wie Unternehmen einen realistischen Transformationsfahrplan entwickeln

Eine erfolgreiche Dekarbonisierung erfordert einen strukturierten, wirtschaftlich belastbaren Ansatz.

Wir begleiten Unternehmen bei der Entwicklung einer soliden Dekarbonisierungsstrategie für industrielle Prozesswärme. Grundlage sind detaillierte Energieanalysen und bei Bedarf auch  Stoffstrombilanzen, mit denen wir technische Einsparpotenziale identifizieren. Darauf aufbauend bewerten wir geeignete Technologien – von Abwärmenutzung über Elektrifizierung bis zu erneuerbaren Wärmelösungen – und entwickeln einen realistischen Transformationsfahrplan. Zusätzlich unterstützen wir beim Lukrieren passender Förderprogramme auf nationaler und EU-Ebene.

Industrielle Wärmepumpen als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung

Wärmepumpen spielen eine zentrale Rolle bei der Dekarbonisierung industrieller Prozesswärme. Sie ermöglichen es, Abwärme aus bestehenden Produktionsprozessen effizient zu nutzen und auf das benötigte Temperaturniveau zu heben. Klarerweise arbeiten Wärmepumpen bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen Wärmequelle und -senke effizienter. Doch moderne industrielle Wärmepumpen decken heute bereits ein Wärmelieferspektrum bis 200 °C und mehreren MW thermischer Leistung ab und erschließen damit neue Einsatzfelder in allen Industriebranchen. Idealerweise sind sie quellenseitig kombiniert mit der Abwärmenutzung z.B. von Kältemaschinen. Nach oben hin lassen sich die erzielbaren Temperaturen noch mit Dampfverdichter erhöhen.

Ob und wo Wärmepumpen wirtschaftlich sinnvoll sind, hängt stark von vorhandenen Abwärmequellen, Temperaturniveaus und Lastprofilen ab. Genau hier setzen unsere technischen Systemanalysen und Machbarkeitsbewertungen an.

Wärmespeicher und Sektorkopplung in der Industrie

Die Dekarbonisierung industrieller Wärme erfordert zunehmend eine Sektorkopplung zwischen Wärme und Strom. Speicherlösungen spielen dabei eine Schlüsselrolle, um erneuerbare Energiequellen flexibel und bedarfsgerecht zu nutzen und  Lastspitzen auszugleichen.

Neben klassischen Pufferspeichern gewinnen an Bedeutung:

• Hochtemperatur-Wärmespeicher
• saisonale Speicherlösungen wie z.B. Eisspeicher
• Power-to-Heat-Konzepte in Kombination mit erneuerbarem Strom
• Elektrische Speicher

Speicherlösungen werden zunehmend günstiger und werden damit zu einem zentralen Baustein für eine resiliente und klimafreundliche Energieversorgung. Voraussetzung für eine erfolgreiche Integration ist eine systematische Analyse aktueller und zukünftiger Lastprofile als Input für simulationsbasierte Optimierungen von Leistung und Kapazität der Speicher.

Fazit und Ausblick

Unternehmen, die ihre Wärmeversorgung strategisch dekarbonisieren, sichern sich nicht nur regulatorische und wirtschaftliche Vorteile, sondern schaffen auch die Grundlage für eine langfristig resiliente und wettbewerbsfähige Energieversorgung.

Die Kombination aus Effizienzsteigerung, Abwärmenutzung, Elektrifizierung und erneuerbaren Energieträgern bildet den Kern einer erfolgreichen Transformationsstrategie.

Sie möchten wissen, welche Dekarbonisierungsoptionen für Ihre Prozesswärme technisch machbar und wirtschaftlich sinnvoll sind?

Wir analysieren Ihre Energiesysteme, bewerten geeignete Technologien und entwickeln einen förderfähigen Transformationsfahrplan für Ihr Unternehmen.

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