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ATLAS Green: Intelligent. Energy efficient. Innovative.

Die Wärmebehandlung ist bei vielen Produktionsbetrieben der energieintensivste Prozess. Somit ist die Wärmebehandlung von der bevorstehenden Energiewende am stärksten betroffen. Anders betrachtet lässt sich aber auch sagen, dass hier das größte Potential besteht, die Energiewende erfolgreich zu gestalten.

Weltweit ist in allen Industrienationen ein Anstieg der erneuerbaren Energien in den Stromnetzen zu erkennen. Es besteht in den meisten Ländern das politische Ziel, in den Jahren 2045 bis 2050 die Stromnetze zur vollständigen Treibhausgasneutralität zu führen. Wie bei allen politischen Zielen, kann sich die Geschwindigkeit des Wandlungsprozesses durch unterschiedliche politische Strömungen verlangsamen oder beschleunigen. Auch kommen unterschiedliche Länder zu unterschiedlichen Strategien. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Richtung klar zu erkennen ist, die Geschwindigkeit der Transformation jedoch schwer zu schätzen ist. Vielleicht wird die Treibhausgasneutralität auch erst 2065 erreicht. Wer heute einen Ofen bestellt, wird aber auch bei einer deutlich langsameren Transformation innerhalb der typischen Lebensdauer eines Ofens von 40 Jahren, mit der Thematik konfrontiert werden. Dieses Bewusstsein ist bei allen Investitionsentscheidern, mit denen wir reden, vorhanden.

Der größte Nachteil an erneuerbarem Strom ist die schlechte Speicherfähigkeit. Die Akkutechnologie schreitet zwar weiter voran und ist im PKW-Bereich inzwischen eine echte Alternative zu PKWs mit Verbrennermotor. Jedoch werden private PKW in der Regel nur eine Stunde genutzt und die restlichen 23 Stunden des Tages stehen zum Laden zur Verfügung. Für industrielle Wärmbehandlung, die aus Effizienzgründen 24 h pro Tag und 5 bis 7 Tage pro Woche laufen muss, ist die Akkutechnologie weniger sinnvoll. Wenn also bei der Wahl der Beheizung einer Ofenanlage auf volle Elektrifizierung gesetzt wird, begibt man sich in eine Abhängigkeit vom Strompreis, der stark von staatlichen Regulierungen abhängt und im Durchschnitt etwa 2–3-mal so hoch liegt wie der Preis von Erdgas.

Most electricity tariffs are independent of the time of day and season. There are also limits on electricity peaks for large consumers. On the European exchange, however, the day-ahead  price of electricity is always set at midday, depending on the time of day (day-ahead price). For a supplier to offer a time-independent tariff, it must therefore take the fluctuations into account and hedge them with risk surcharges. Electricity suppliers are rarely prepared to aim for a loss on their tariffs (EDF from France is probably an exception here). The risk for an electricity provider is capped by choosing the most expensive energy source (often natural gas) in case of doubt and dividing it by the corresponding efficiency of electricity generation (30-40%).

This also explains why the price of electricity is 2-3 times higher than the price of natural gas. The same dependence on the price of hydrogen can be expected in the future. Green electricity will cost 2-3 times as much as hydrogen if it is converted back into electricity from hydrogen storage facilities. However, if solar or wind power is available, this only applies to the part that is additionally produced. This is because green electricity has almost only fixed costs, as no fuel has to be purchased for generation. It is often available to companies almost free of charge in certain quantities through their own generation plants without the need to use external electricity grids. Due to the complicated interrelationships on the electricity market, there are currently even negative electricity prices, as consumption rarely adapts to the generation volume and not all power plants can be shut down at will. The so-called base load of a power plant, below which it cannot be reduced, therefore disrupts the grids to a certain extent. This happens most frequently on Sundays and public holidays in summer.

Sowohl die Netzbetreiber (im ENTSO-E Verbund) als auch die Gesetzgeber forcieren zeitabhängige Stromtarife. So werden in Deutschland die Stromanbieter verpflichtet, ab 2025 zeitabhängige Tarife an Verbraucher mit 6 MW bis 100 MW Jahresbrauch anzubieten und ab 2028 für alle größeren Verbraucher (smart-meter-Gesetz). In anderen Ländern wie Frankreich und den Niederlanden sind solche Tarife schon heute bekannt.

Wir werden also in den nächsten 1 bis 4 Jahren umdenken müssen. Der Strompreis kann hochvariabel von sehr günstig bis sehr teuer schwanken, und zwar im Stunden- oder Viertelstundentakt. Statt sehr teuren Strom aus speicherbaren Quellen zu beziehen, erscheint es sinnvoller, z.B. Wasserstoff mit einem Wirkungsgrad von etwa 80% direkt zu verbrennen und bis zum Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur auf Erdgas zurückzugreifen. Die Wahl der Energiequelle muss automatisch nach den Kriterien: Möglichst CO2-neutral oder möglichst kostengünstig erfolgen (was sehr oft gleichzeitig erfüllt ist). Ein Mitarbeiter kann diese Art von Variabilität nicht manuell steuern, da eine derartig kurzfristige Reaktion rund um die Uhr nicht zumutbar ist.

Ebenso wird es wichtig, zumindest den Wärmebehandlungsteil der Fertigung am Wochenende laufen zu lassen, was ebenfalls vollautomatisch erfolgen sollte, um es ökonomisch und gesellschaftlich sinnvoll zu gestalten. Montagsmorgens hingegen wird in Zukunft eine typische Zeit zum Nach- und Vorbereiten von Chargen sein, da dann Strom sehr teuer und damit auch in der Regel auch CO2-intensiv ist. So lassen sich auch die etwas längerfristigen Schwankungen sinnvoll ausgleichen.

However, the greatest fluctuations are to be expected between summer and winter. Between December (with the exception of the period between Christmas and New Year) and February, we will have to rely on large energy storage facilities. However, the type of storage used will change from fossil underground natural gas storage facilities, oil and coal reserves to renewable storage facilities such as hydrogen.

Das ATLAS Green Konzept sieht vor, sich an alle oben erläuterten Bedingungen flexibel anzupassen. Dazu sind sowohl Brenner als auch Elektroheizungen verbaut, die einzeln oder zusammen betrieben werden können. Die Brenner können mit 100% Erdgas, 100% Wasserstoff oder auch mit 100% Propan sowie mit jeder Mischung aus diesen Gasen betrieben werden. Zur Vermeidung von unnötigen NOx-Emissionen sind die Brenner flammlos betrieben und erzielen dabei je nach Variante zwischen 78% und 85% Wirkungsgrad. Die Wahl der Beheizungsquelle erfolgt über Software, die auf sichere Weise Daten von Netzbetreibern in Echtzeit auslesen kann.

Recon IV Brenner

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