Und jetzt alle!

Die Spannung steigt

kstabel — Thu, 14 Jul 2022 15:29:12 +0000

Die Spannung steigt kstabel Do., 14.07.2022 - 17:29

Technologie+Innovation

Die Spannung steigt

Elektromobilität ist ein unverzichtbarer Baustein der Energiewende. Kein Wunder, dass der Markt für Lithium-Ionen-Batterien boomt. Allerdings sind die Herausforderungen vielfältig und erstrecken sich über die gesamte Wertschöpfungskette.

Text: Frank Jablonski

Grafik: 3st

Die Elektromobilität boomt, sei es in Europa, Asien oder Amerika. Nicht nur Zellfertiger und Autokonzerne wollen die Chance ergreifen. Auch Unternehmen wie BASF, Umicore oder Johnson Matthey kämpfen um Marktanteile und investieren Milliarden in die Batterieherstellung. Analysten prog-nostizieren: Die Elektromobilität könnte für die Chemieindustrie einer der größten Wachstumstreiber der nächsten Jahre werden.

Im Zuge dieses Wandels geraten auch die globalen Märkte in Bewegung. Öffentliche Fördergelder, Investoren aus Asien und schnell wachsende Start-ups legen gerade den Grundstein dafür, dass Europa in

BATTERIEHERSTELLUNG

weniger als zehn Jahren zur Nummer zwei der Batterieherstellung aufsteigen könnte. Doch alte und neue Player stehen vor großen Herausforderungen: Das Einhalten von Umwelt-, Sozial- und Corporate-Governance-Standards ist ein Schlüsselfaktor für die Industrie – gerade weil es um die Mobilität von Morgen geht.

150

Millionen Elektroautos soll es laut Experten 2030 global geben.

EFFIZIENTE ROHSTOFF-GEWINNUNG

Derzeit werden Lithiumverbindungen vor allem in Südamerika, Australien sowie China hauptsächlich aus ergiebigen Salzsee-Solen oder dem selten vorkommenden Kettensilikat Spodumen gewonnen. Ein Mangel am Schlüsselelement für Batterien besteht nicht: Die Lithiumressourcen betragen global rund 40 Millionen Tonnen – das entspricht mehr als 210 Millionen Tonnen Lithiumkarbonat-Äquivalenten. Dennoch rechnen Experten bereits spätestens 2025 mit einer Lithiumknappheit, da die Erschließung des Rohstoffes aufwendig ist. Um ihn etwa aus Salzsee-Grundwasser zu gewinnen, muss die lithiumhaltige Sole in Verdunstungsbecken gepumpt, aufkonzentriert und dann gereinigt werden. Während des Verdampfungsprozesses wird die Lithiumkonzentration von etwa 2.000 ppm auf bis zu 6 Prozent in der Endsole erhöht. Danach wird diese in chemischen Anlagen zu Lithiumkarbonat mit einer Reinheit von 99,9 Prozent weiterverarbeitet. „Moderne Prozesslösungen für Durchfluss-, Füllstand-, Druck- und Temperaturmessung helfen hier bei jedem Schritt, den Rohstoff effizient und in der benötigten Batteriequalität zu gewinnen“, sagt Andrew Reese, globaler Branchenmanager für die Grundstoff-, Metall- und Bergbauindustrie bei Endress+Hauser.

QUALITÄT IN DER RICHTIGEN MISCHUNG

Die Reinheit und Zusammensetzung des Rohmaterials ist bei der Herstellung von Batteriezellen entscheidend. Grundsätzlich muss das Kathoden- und Anoden-material möglichst frei von Wasser sein. Bei anderen Inhaltsstoffen ist die Betrachtung differenzierter: Unterschiedliche Lithiumverbindungen führen zu unterschiedlichen Eigenschaften des Endprodukts. Im Spannungsfeld zwischen Leistungsdichte, Energie-dichte, Sicherheit und Lebensdauer sowie Verfügbarkeit und Kosten spielen einige Verbindungen ihre Stärken aus und offenbaren Schwächen an anderer Stelle. Im Ergebnis setzt die Industrie sogenannte NMC-Mischoxide ein – sie zählen zu den wichtigsten Speichermaterialien von Lithium-Ionen-Batterien für E-Fahrräder oder E-Autos.

Um die gewünschten Eigenschaften sicherzustellen, müssen die jeweiligen Anteile des NMC, also der Nickel-, Mangan- und Kobaltoxide, genau bekannt sein. Hinzu kommt, dass von der Quelle bis zum Endprodukt viele Verfahrensschritte durchlaufen werden müssen. Jeder Transfer verlangt eine Zustandskontrolle des Materials. „Diese Herausforderungen können nur durch fortschrittliche Analysegeräte befriedigend gelöst werden“, sagt Philipp Conen, globaler Branchenmanager für die Chemieindustrie bei Endress+Hauser. Raman-Analysatoren liefern hier alle Echtzeit- und In-situ-Messungen, die nötig sind, um die Eigenschaften und die Qualität von Lithium-Ionen-Batterien sicherzustellen.

DEN KREISLAUF SCHLIESSEN

Durch die immer stärkere Verbreitung von E-Autos wird auch der Bestand an Altbatterien stark wachsen. Unternehmen setzen daher zunehmend auf Recycling, um Rohstoffe aus Batteriezellen zurückzugewinnen und so den steigenden Bedarf zu sichern, Ressourcen zu schonen und die E-Mobilität nachhaltiger zu gestalten.

Aktuell werden dabei vor allem zwei Methoden angewandt: Bei der kryogenen Spaltung werden die Zellen mit flüssigem Stickstoff auf minus 196 Grad Celsius gekühlt und dann zerkleinert. Danach wird durch eine Reaktion mit Natriumhydroxid Wasserstoff freigesetzt und kontrolliert verbrannt. Kunststoffe, Metalle und Lithiumsalze können anschließend ausgefällt und weiterverarbeitet werden. Beim hydrometallurgischen Verfahren werden die Metalle durch nasschemische Lösungsverfahren getrennt. „Endress+Hauser Geräte sorgen beim Batterierecycling für Sicherheit und unterstützen seine umweltfreundliche Gestaltung – unsere Analysemesstechnik kommt hier auch bei der Abwasseraufbereitung zum Einsatz “, sagt Philipp Conen.

Und jetzt alle! Nachhaltigkeit Energiewende

3 Fragen an Arjan van Ginkel

kstabel — Thu, 14 Jul 2022 13:00:54 +0000

3 Fragen an Arjan van Ginkel kstabel Do., 14.07.2022 - 15:00

Technologie+Innovation

3 Fragen an Arjan van Ginkel

Der Branchenmanager Öl, Gas und Chemie Arjan van Ginkel aus den Niederlanden ist Experte für das Abscheiden, Nutzen und Lagern von Kohlendioxid.

Welche Rolle spielt Carbon Capture, Utilization and Storage, kurz CCUS – also das Abscheiden, Nutzen und Lagern von CO₂-Emissionen – für das Erreichen der weltweiten Klimaziele?

Eine große, denn mit CCUS kann man zu relativ geringen Kosten kurzfristig verhindern, dass große Mengen CO₂in die Atmosphäre gelangen. Dabei wird das Kohlendioxid etwa aus Abgasströmen abgefangen. Dies ist vor allem für die Schwerindustrie mit ihren kaum vermeidbaren Emissionen eine Option, zumal bestehende Anlagen nachgerüstet werden können. Oder man entnimmt das CO₂ dem Prozess der Wasserstoffherstellung durch Dampfreformierung. Das hilft beim schnellen Ausbau der Produktion von emissionsarmem, so genanntem blauen Wasserstoff. Mittlerweile ist es außerdem möglich, CO₂ auch direkt aus der Luft zu entfernen.

Welche Erfahrung bringt Endress+Hauser bei diesen Technologien ein?

Das Thema ist für uns nicht neu. CCUS gibt es seit über 40 Jahren – damals wurde in den USA erstmals CO₂ abgeschieden, um damit Erdgas- und Erdöl-Lagerstätten zu stimulieren. Seitdem haben wir in vielen Branchen kommerzielle CCUS-Projekte umgesetzt und liefern unsere Instrumentierung auch für Forschungs- und Pilotprojekte. Derzeit nimmt das Thema so stark Fahrt auf wie noch nie: Allein 2021 wurde weltweit der Bau 100 neuer CCUS-Anlagen angekündigt.

Welche Vorteile bietet Endress+Hauser den Kunden?

Mit unserem Branchenwissen und unserem großen Portfolio unterstützen wir Kunden entlang der gesamten CCUS-Kette. Wir decken als Hauptlieferant für die Messtechnik die gesamte Instrumentierung ab, inklusive Gasanalyse. Unsere Geräte werden bei der Abtrennung von CO2 aus Gasgemischen, in Skids zur Messung des CO2-Gasstroms, bei der Komprimierung und zur Leckagen-Detektion in Pipelines sowie bei der Speicherung eingesetzt. Auch bei der CO2-Nutzung in der Industrie decken wir alle Anwendungen ab. Und mit unseren Engineering-Tools und Dienstleistungen wie der Inbetriebnahme aus der Ferne gehen Anlagen viel schneller in Betrieb!

Der Branchenmanager Öl, Gas und Chemie aus den Niederlanden ist Experte für das Abscheiden, Nutzen und Lagern von Kohlendioxid. 4 Min. 3 Fragen an Arjan van Ginkel

Und jetzt alle! Nachhaltigkeit #416447 #bad8a7

Gemeinsam wachsen

kstabel — Thu, 14 Jul 2022 10:36:01 +0000

Gemeinsam wachsen kstabel Do., 14.07.2022 - 12:36

Technologie+Innovation

Gemeinsam wachsen

Die Anlagen des Schweizer Unternehmens Climeworks entfernen Kohlendioxid aus der Luft. Dass sie schnell immer leistungsstärker und günstiger werden, liegt auch an hochpräzisen Prozessdaten.

Text: Christine Böhringer

Fotografie: Benjamin Hardman, Climeworks

Für Katrín Jakobsdóttir war klar: „Das ist ein Meilenstein im Kampf gegen den Klimawandel.“ Die isländische Premierministerin eröffnete im Herbst 2021 auf der Insel in Hellisheiði, einer Hochebene östlich von Reykjavík, Orca. So nennt sich die derzeit weltweit größte Anlage, die CO₂ direkt aus der Luft filtern und speichern kann.

Entwickelt hat die Anlage und die dahinterstehende Direct Air Capture Technologie das Schweizer Unternehmen Climeworks. Sie besteht aus einzelnen stapelbaren Kollektoren in der Größe von Containern, die über Ventilatoren die Luft ansaugen und dann in ihrem Innern das CO2 chemisch an Filter binden. Sobald die-se gesättigt sind, werden sie auf etwa 100 Grad Celsius erhitzt – die CO2-Moleküle lösen sich und werden mit Unterdruck aus den Kollektoren entfernt. Die für den Prozess nötige Energie ist grün und wird von einem nahen Geothermie-Kraftwerk geliefert. Das Treibhausgas wird vor Ort vom isländischen Unternehmen Carbfix dann mit Wasser vermischt und rund 1.000 Meter in die Tiefe gepumpt, wo es in weniger als zwei Jahren versteinert.

Das Geothermiekraftwerk Hellisheiði liefert die für den Abfangprozess nötige grüne Energie.

Die Direct Air Capture Anlage Orca von Climeworks fängt jährlich bis zu 4.000 Tonnen CO₂ aus der Luft ein.

Das Unternehmen Carbfix pumpt das mit Wasser vermischte CO₂ in die Tiefe, wo es versteinert.

Die Anlage fängt jährlich bis zu 4.000 Tonnen Kohlendioxid ein. Das ist im Vergleich zu den rund 35 Milliarden Tonnen CO₂-Ausstoß weltweit sehr wenig. Doch: Laut Weltklimarat lässt sich die Erderwärmung nur dann auf 1,5 Grad begrenzen, wenn es zu negativen Emissionen kommt, der Atmosphäre also CO₂ dauerhaft entzogen wird. „Ohne das Abscheiden, Nutzen und Lagern des Gases sind die Klimaziele nicht erreichbar“, betont Arjan van Ginkel, Branchenmanager für Öl, Gas und Chemie bei Endress+Hauser Niederlande.

Messgeräte für jede Anforderung

Climeworks hat zudem seine Technologie in den vergangenen Jahren schnell weiterentwickelt. Die erste große Anlage, die seit 2017 in der Schweiz läuft, schafft jährlich nur 900 Tonnen. Dass das Unternehmen den Prozess so rasant verfeinern konnte, liegt auch an Endress+Hauser. „Nicht nur die weltweit rund 15 Direct Air Capture Anlagen, sondern auch die Testanlagen bei Climeworks sind mit unseren Geräten ausgestattet“, sagt Endress+Hauser Verkaufsingenieur Francesco Cali. Climeworks profitiert dabei vom umfangreichen Portfolio: „Um die Prozesse besser zu verstehen und die Wirkungsgrade zu erhöhen, braucht es hochpräzise Messungen. In den Anlagen selbst kommt es auf robuste Geräte an, die auch sehr wechselhaften und extremen Witterungsbedingungen standhalten. Wir können jede Anforderung des Kunden mit unseren Produkten zusammenführen und wachsen gemeinsam“, sagt Francesco Cali.

Skalierung in schnellen Schritten

Auch das nächste größere Projekt plant Climeworks mit Unterstützung von Endress+Hauser. Gleichzeitig will das Unternehmen den Preis pro abgeschiedener Tonne CO2 deutlich senken. Noch ist er relativ hoch, denn die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre ist viel niedriger als etwa im Strom von Rauchgasen und das Abscheiden entsprechend aufwendiger und energieintensiver. Doch Climeworks gibt sich optimistisch: Bis 2040 soll der Tonnenpreis zwischen 100 und 200 Dollar liegen – und schon heute setzen Unternehmen wie die Boston Consulting Group, Square oder Microsoft auf Verträge mit Climeworks, um ihre Klimaziele in Zukunft zu erreichen.

Die Anlagen des Schweizer Unternehmens Climeworks entfernen Kohlendioxid aus der Luft. Dass sie schnell immer leistungsstärker und günstiger werden, liegt auch an hochpräzisen Prozessdaten. 7 Min. Gemeinsam wachsen

Und jetzt alle! Innovation Nachhaltigkeit Energiewende

Zukunft: Läuft!

kstabel — Mon, 11 Jul 2022 14:57:16 +0000

Zukunft: Läuft! kstabel Mo., 11.07.2022 - 16:57

Technologie+Innovation

Zukunft: Läuft!

Die Energiewende wirft tausende neue Fragen auf und erweist sich damit als Katalysator für viele kluge Ideen. Überall bringen Unternehmen Lösungen mit Aha-Effekt hervor – wie diese.

Text: Christine Böhringer

Grafik: 3st

MIKROORGANISMEN ALS CO₂-FRESSER

Die Zementindustrie steht bei der Energiewende vor besonders großen Herausforderungen: Sie sorgt für acht Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen. Ebenso wie in der Kalkindustrie sind zwei Drittel davon prozessbedingt, lassen sich also nicht vermeiden. Deshalb verfolgen die Industrien gerade viele Ansätze, um CO₂ abzuscheiden. Doch wohin mit den riesigen Treibhausgas-Mengen? Eine neue Lösung bieten Bioreaktoren, in denen Mikroorganismen grünen Wasserstoff und das CO₂ schnell in Biomethan umwandeln, das direkt ins Gasnetz eingespeist werden kann. Der Vorteil: Das CO₂ muss vorher nicht gereinigt werden, die Organismen können auch mit verunreinigtem Gas sehr gut arbeiten. Die Technologie wurde jüngst bei einem Forschungsprojekt in der Schweiz erprobt. Endress+Hauser war mit Druck- und Temperaturmesstechnik sowie Durchflussmessgeräten für Wasserstoff und Biomethan dabei. Nun wird die Technologie auf Anlagen im kommerziellen Maßstab übertragen. Ein Pilotprojekt in Belgien bei einem Kalkhersteller soll bald starten – Ziel ist es, dort bis zu 90.000 Tonnen Kohlendioxid pro Jahr zu recyceln und bis zu 15.000 Haushalte mit Biomethan zu versorgen.

MEHR POWER FÜR SOLARTURMKRAFTWERKE

In Solarturmkraftwerken reflektieren hunderte Spiegel das Sonnenlicht auf die Turmspitze. Dort wandelt ein Receiver die auftreffende konzentrierte Strahlung in Wärme um und gibt sie an ein Trägermedium ab. Meist ist das Flüssigsalz: Es kann besonders hohe Temperaturen aufnehmen; diese Energie lässt sich kostengünstig in Salztanks speichern und auch nachts zu einem Dampferzeuger für die Stromproduktion transportieren. Bislang liegt die maximale Betriebstemperatur solcher Kraft-werke bei 565 Grad Celsius. Das Institut für Solarforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) will das ändern: Ein Konsortium aus Industrie- und Forschungspartnern unter Leitung des DLR hat in einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekt einen neuen Receiver entwickelt, der Temperaturen bis 600 Grad Celsius ermöglicht. Jetzt geht es darum, die zugehörigen Kreisläufe an diese Salztemperatur anzupassen. „Herausforderungen bei dieser Anwendung sind die Dichteschwankungen des Salzes, die chemische Beständigkeit der Materialien und die sehr hohen Temperaturen“, sagt Markus Schmitz, der bei Endress+Hauser das Projekt initiiert hat. Um den Durchfluss zwischen den Speichertanks genau erfassen zu können, empfahl Endress+Hauser eine Durchflussmessung basierend auf Differenzdruckmesstechnik. Die Sensoren werden nun im Salzkreislauf getestet. „Erfüllen die Druckmittler die hohen Anforderungen, haben wir die Lösung für diese neue schwierige Applikation gefunden“, so Markus Schmitz.

SCHLAFEN MIT KOHLENDIOXID-TECHNOLOGIE

Covestro gehört zu den weltweit größten Polymerherstellern und richtet sich als Vorreiter der Kunststoffindustrie komplett auf die Kreislaufwirtschaft aus: Unter anderem will das Unternehmen fossile Rohstoffe wie Erdöl durch Alternativen ersetzen. CO2 spielt eine zentrale Rolle – denn in ihm steckt ebenfalls das essenzielle Element Kohlenstoff. Gemeinsam mit Partnern hat Covestro ein bahnbrechendes Verfahren entwickelt, mit dem bis zu 20 Prozent CO2 in einem chemischen Baustein für Kunststoffe integriert und entsprechende Mengen Erdöl eingespart werden. Das Produkt dient bisher vor allem dazu, weiche Schaumstoffe herzustellen, etwa für Matratzen. Was einfach klingt, ist in Wirklichkeit kompliziert. „Kohlenstoff geht nur ungern chemische Verbindungen ein“, erklärt Jörn Matthies, Global Strategic Account Manager bei Endress+Hauser. „Doch mit Hilfe eines speziellen Katalysators von Covestro und dem Catalytic Center Aachen ist diese schwierige Reaktion endlich gut möglich.“ Das neue Material stellt Covestro in Dormagen her. Das nötige CO2 fällt im Abgasstrom nahegelegener Chemiewerke an. Überwacht wird der Prozess von Endress+Hauser Geräten. Auch andernorts setzt Covestro auf das Know-how des Partners. „Wir sind weltweiter Standardlieferant für Durchfluss-, Füllstand-, Temperatur- und Analysemesstechnik“, erklärt Jörn Matthies.

Die Energiewende wirft tausende neue Fragen auf und erweist sich damit als Katalysator für viele kluge Ideen. Überall bringen Unternehmen Lösungen mit Aha-Effekt hervor – wie diese. 3 Min. Zukunft: Läuft!

Und jetzt alle! Innovation Energiewende #bad8a7 #000000

Mit Energie dabei

kstabel — Mon, 11 Jul 2022 15:26:31 +0000

Mit Energie dabei kstabel Mo., 11.07.2022 - 17:26

Menschen+Kultur

Mit Energie dabei

Als Projektmanager bei Endress+Hauser hilft Peter Gibas Kunden, Energie besser zu erzeugen und effizienter zu nutzen – doch auch privat ist ihm jedes Watt wichtig. Weshalb, erzählt er hier.

Aufgezeichnet von: Christine Böhringer

Fotografie: Enno Kapitza

Energie ist für mich Leben – und mein Leben ist geprägt von Energie: Ich war als Elektrotechniker für die Energieversorgungsanlagen eines Autowerks verantwortlich, dann Reaktorfahrer und Schicht-Elektromeister in einem Kernkraftwerk. Seit 28 Jahren arbeite ich im Außendienst bei Endress+Hauser, betreue dort unter anderem Energie-Projekte. Aktuell unterstütze ich Kunden vor allem dabei, grünen Wasserstoff marktfähig zu machen oder bei Turbinen und Motoren bessere Wirkungsgrade zu erzielen, also Energie effizienter zu nutzen.

Dabei halte ich nach neuen Technologien Ausschau, die das Potenzial haben, einen wirklichen Unterschied zu machen. Gemeinsam entwickle ich dann mit unseren Partnern die messtechnischen Lösungen, die es braucht, um solche Technologien voranzubringen. Ziel sind Referenzanlagen, damit die Menschen in der Industrie, aber auch bei Endress+Hauser sehen: Es funktioniert. Meine Grundeinstellung ist: Wenn du etwas verändern willst, dann musst du es vorleben!

Energie prägt das Leben von Endress+Hauser Projektmanager Peter Gibas – beruflich wie privat.

Diesem Motto folge ich auch privat. Schon vor 25 Jahren, als Öl noch billig und die Erwärmung der Atmosphäre für viele kein Thema war, habe ich bei mir eine Holzheizung mit einem Pufferspeicher eingebaut. Das Holz hole ich aus meinem eigenen Wald, den ich immer wieder aufforste – erst vor kurzem haben wir 640 Bäume gepflanzt. Danach kam Solarthermie dazu, die ein Drittel unseres Heizbedarfes abdeckt, und vor drei Jahren schließlich zur Stromerzeugung Photovoltaik.

Und wie bei meinen Kunden schaue ich auch bei mir: Wie laufen die Energieströme? Wo vernichte ich Energie? Wie kann ich sie besser nutzen? Einige Beispiele: Die Hausmauern sind besonders dick, damit wenig Wärme entweicht. Der Wintergarten im Süden heizt durch Sonnenkraft, unsere Niedertemperatur-Fußbodenheizung braucht nur geringe Vorlauftemperaturen. Wenn die Sonne scheint, waschen wir, damit wir die umgewandelte Energie der Sonne auch verwerten. Zuletzt haben wir Energiefresser wie Halogenlampen aus dem Haus verbannt.

Es freut mich, dass sich in der Industrie die Energie in den letzten Jahren zum wichtigsten Faktor überhaupt entwickelt hat. Es wird stark daran gearbeitet, wie man sie am besten wandelt und weniger CO₂ verursachen kann. Grüne Produkte sind gefragt. Ich hoffe, dieser Trend wird auch bald die Gesellschaft erfassen. Denn es ist wichtig, dass wir jetzt handeln – und nicht erst dann, wenn wir die Folgen der Erwärmung der Atmosphäre am eigenen Leib spüren.

Als Projektmanager bei Endress+Hauser hilft Peter Gibas Kunden, Energie besser zu erzeugen und effizienter zu nutzen – doch auch privat ist ihm jedes Watt wichtig. Weshalb, erzählt er hier. 4 Min. Mit Energie dabei

Und jetzt alle! Nachhaltigkeit #416447 #ffffff

CO₂ kommt nur ins Glas

kstabel — Thu, 14 Jul 2022 10:05:55 +0000

CO₂ kommt nur ins Glas kstabel Do., 14.07.2022 - 12:05

Technologie+Innovation

CO₂ kommt nur ins Glas

Mit vielen Maßnahmen hat Hofbräu München den CO₂-Ausstoß pro Hektoliter Bier schon um 70 Prozent gesenkt. Noch mehr Einsparpotenzial aufdecken soll nun ein mit Hilfe von Endress+Hauser installiertes Energiemesssystem – es ist das modernste in einer Brauerei weltweit.

Text: Christine Böhringer

Grafik: 3st

Wer Münchner Hofbräu-Bier trinkt, der kann sich sicher sein: In jedem Schluck steckt nur Wasser, Malz, Hopfen und Hefe, so will es das deutsche Reinheitsgebot. Und natürlich Kohlendioxid, das beim Gären entsteht. Im Wasser gelöst, bildet es Kohlensäure, durch die das Bier seine Frische erhält.

Außerhalb des Glases achtet Hofbräu aber darauf, so wenig CO2 wie möglich auszustoßen. „Wir haben schon 1998 mit einem systematischen Umweltmanagement begonnen, dessen Hauptziel Klimaschutz ist“, erklärt Sebastian Utz, Umweltbeauftragter und stellvertretender technischer Leiter der Brauerei.

Die Bilanz der vielen bisherigen Maßnahmen ist eindrucksvoll: In 20 Jahren konnte die Brauerei den spezifischen CO2-Ausstoß um 70 Prozent auf 5,2 Kilo pro Hektoliter Bier senken. Wichtige große Schritte waren der Wechsel auf Ökostrom und LEDs, die Umstellung eines Dampfkessels von Öl auf Gas sowie der Umbau des Sudhauses – das Kochen der Würze verbraucht dort nun weniger Energie.

Energiemengenerfassung in der Brauerei

Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperatursensoren erfassen an allen Verbrauchern im Sudhaus sowie im Dampfkessel- und Wasserhaus die Dampf-, Druckluft- und Wassermengen.

Memograph-M-Datenmanager sammeln die Daten über 4–20-mA- oder Impulssignale ein.

Die Messwerte der Sensoren reichen sie dann mittels Profinet an die Steuerung weiter. Wärmemengen werden direkt berechnet und dann über Ethernet TCP/IP an eine Softwareplattform geschickt.

Das Industrie-Tablet Field Xpert bietet per WLAN oder Bluetooth Zugriff auf alle Endress+Hauser Geräte und damit auf die aktuellen Energieverbräuche.

„Jetzt geht es an die Detailarbeit“, sagt Sebastian Utz. „Endress+Hauser hat uns das weltweit modernste Energiemesssystem geliefert, das in einer Brauerei eingesetzt wird. Damit wollen wir bald jeden Ablauf im Sudhaus energetisch aufnehmen.“ Über 50 Sensoren sind schon installiert. Sie erfassen an allen Verbrauchern Dampf-, Druckluft- und Wassermengen. Diese werden dann über einen Datenmanager an eine Plattform weitergegeben. „Mit den gewonnenen Ergebnissen wollen wir Prozesse verfeinern und dadurch noch mehr Gas-Energie und so CO2 einsparen“, erklärt Sebastian Utz.

Ziel der Brauerei ist jedoch nicht null CO2-Ausstoß, sondern Klimaneutralität – und zwar bis 2025. „Wo wir die Emissionen nicht vermeiden oder verringern können, werden wir sie kompensieren“, sagt Sebastian Utz. Und auch dabei setzt Hofbräu auf Transparenz: Die Brauerei investiert regional in die Renaturierung von Mooren und den Aufbau von Humusböden – beides kann tausende Tonnen Kohlendioxid langfristig binden.

Und jetzt alle! Nachhaltigkeit

Der Zeit voraus

kstabel — Thu, 14 Jul 2022 09:25:23 +0000

Der Zeit voraus kstabel Do., 14.07.2022 - 11:25

Technologie+Innovation

Der Zeit voraus

Gaskraftwerke gelten als Brückentechnologie bei der Energiewende. Doch dafür müssen sie effizient, flexibel und wirtschaftlich arbeiten. Die Anlagen des Energieerzeugers KMW schaffen das – dank innovativer Ideen, intelligenter Systeme und moderner Technik.

Text: Christine Böhringer

Fotografie: Christoph Papsch, KMW

An die Kohlezeiten der Kraftwerke Mainz-Wiesbaden AG (KMW) erinnert nur noch eine Holzfigur der Heiligen Barbara. Die Schutzpatronin der Bergleute steht in der Leitwarte des Energieerzeugers aus Rheinland-Pfalz und wacht dort über die Leistung der Anlagen und die Geschicke der Mitarbeitenden. „Die Figur ist vom Abriss unserer drei Kohleblöcke übriggeblieben“, sagt Thomas Zimmerer, Mitarbeiter Elektro- und Leittechnik im Geschäftsfeld Technik. Bereits 2000 stieg das Unternehmen auf Gas um – und behauptet sich seitdem mit hocheffizienten Anlagen und Flexibilität auf dem durch die Erneuerbaren Energien zunehmend volatilen deutschen Strommarkt.

PATENTIERTE WARMHALTEMETHODE

Schon der Brennstoffwechsel stand im Zeichen von Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit. Das damals neu erbaute Gas- und Dampfkraftwerk (GuD) mit 400 Megawatt Leistung verringerte auf einen Schlag den CO2-Ausstoß um 1,4 Millionen Tonnen pro Jahr – und ist bis heute eines der effizientesten der Welt. Der Netto-Wirkungsgrad beträgt 58,4 Prozent, durch das Auskoppeln von Prozessdampf und Fernwärme kann der Gas-Nutzungsgrad auf 80 Prozent gesteigert werden. Zudem wird der Dampf des eigenen Müllheizkraftwerkes nebenan mit zur Stromerzeugung und zum Warmhalten von Bauteilen genutzt: „Damit lässt sich der Block selbst nach zwei Tagen Stillstand in einer halben Stunde voll hochfahren“, berichtet Thomas Zimmerer.

Vor einigen Jahren machte sich die KMW jedoch erneut an eine Kraftwerksplanung. Der Versorger stand vor neuen Herausforderungen: Zum einen sinken die Einsatzzeiten deutscher Gaskraftwerke durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien und den Verfall der Börsen-Strompreise. Zum anderen wird in der Region mehr Fernwärme benötigt. „Das GuD-Kraftwerk kann aber nur dann sinnvoll wirtschaftlich betrieben werden, wenn sich die Einsatzzeiten in erster Linie nach dem Strommarkt richten und nicht nach den Notwendigkeiten der Fernwärmeversorgung“, erklärt Thomas Zimmerer.

SCHNELL AUF VOLLER LEISTUNG

Die Lösung bietet ein 2021 in Betrieb genommenes, 115 Millionen Euro teures Blockheizkraftwerk (BHKW). Zehn baugleiche Gasmotoren mit 100 Megawatt elektrischer und 90 Megawatt thermischer Gesamtleistung können in zweieinhalb Minuten an- und abgefahren werden. Sie nutzen mit über 85 Prozent die Energie des Erdgases sehr effizient aus. „Sind die Strompreise gut, gibt es also wenig Sonne oder Wind, läuft das BHKW schnell an. Die Wärme wird ausgekoppelt und bei wenig Bedarf in drei neuen Wärmespeichern mit insgesamt 12.000 Kubikmetern zwischengespeichert“, sagt Thomas Zimmerer. Das ergibt einen Puffer von bis zu 750 Megawatt thermischer Leistung.

In der Anlage steckt die Technologie des finnischen Generalunternehmers Wärtsilä Energy Solutions – und das Know-how von Messtechnik-Hauptlieferant Endress+Hauser. Mehr als 300 Geräte überwachen die Kühl- und Heißwasserprozesse und die Hilfskreisläufe. Direkt von KMW wurde Endress+Hauser zudem mit der Instrumentierung der Wärmespeicher beauftragt. Über 120 Temperaturfühler nehmen deren Wärmeprofil auf; auch wird das Speisewasser analysiert. Ganz am Anfang des BHKW erfassen zudem Coriolis-Durchflussmesser exakt die eingespeiste Gasmenge. Viele Messstellen sind nach dem Prinzip „zwei aus drei“ ausgelegt: Drei Sensoren messen unabhängig voneinander, so dass bei Ausfall eines Gerätes noch zwei Werte verfügbar sind.

1. Das neue Blockheizkraftwerk kann in nur zweieinhalb Minuten an- und abgefahren werden.

3. Clamp-On-Ultraschallsensoren werden überall in der Anlage eingesetzt.

2. Cerabar-S-Drucktransmitter überwachen die Funktion der Anlage.

KMW

KMW ist ein kommunaler Energieerzeuger aus Mainz mit über 450 Mitarbeitern. Am Standort Ingelheimer Aue werden mit konventionellen Anlagen Strom, Dampf und Fernwärme erzeugt. Im Portfolio finden sich zudem Wind- und Solarparks, eine Power-to-Heat- und eine Power-to-Gas-Anlage.

BERÜHRUNGSLOSE MESSUNG

Dass Endress+Hauser den Zuschlag bekam, ist kein Zufall. „Wir machen unsere Kaufentscheidungen immer von den Erfahrungen mit der jeweiligen Messtechnik abhängig“, sagt Thomas Zimmerer. Unter anderem schätzt er die Clamp-On-Ultraschall-Sensoren: „Wir sind hier mit der Sicherheit, der Messstabilität und der Genauigkeit sehr zufrieden.“ Weitere Pluspunkte sind für ihn die leichte Bedienbarkeit aller Geräte sowie der Umstand, dass Endress+Hauser komplett die Montage mit Verrohrung und Inbetriebnahme mit anbieten kann. Und auch das Menschliche stimmt: „Die Zusammenarbeit mit KMW macht Spaß“, sagt Endress+Hauser Mitarbeiter Horst Theobald, der das Unternehmen im Außendienst betreut. „Auch weil hier viel Innovationsgeist zu spüren ist!“

Und jetzt alle! Energiewende