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.
Die meisten Stromtarife sind unabhängig von der Tages- und Jahreszeit. Für Großverbraucher gibt es auch Obergrenzen für Stromspitzen. An der europäischen Börse wird der Day-Ahead-Strompreis jedoch immer zur Mittagszeit festgelegt, je nach Tageszeit (Day-Ahead-Preis). Damit ein Anbieter einen zeitunabhängigen Tarif anbieten kann, muss er daher die Schwankungen berücksichtigen und mit Risikozuschlägen absichern. Stromanbieter sind selten bereit, bei ihren Tarifen einen Verlust anzustreben (EDF aus Frankreich ist hier wohl eine Ausnahme). Das Risiko eines Stromanbieters wird dadurch begrenzt, dass im Zweifelsfall der teuerste Energieträger (oft Erdgas) gewählt und durch den entsprechenden Wirkungsgrad der Stromerzeugung (30-40%) geteilt wird.
Dies erklärt auch, warum der Strompreis 2-3 Mal höher ist als der Preis für Erdgas. Die gleiche Abhängigkeit vom Wasserstoffpreis ist auch für die Zukunft zu erwarten. Ökostrom wird 2-3 mal so viel kosten wie Wasserstoff, wenn er aus Wasserstoffspeichern wieder in Strom umgewandelt wird. Ist jedoch Solar- oder Windstrom vorhanden, gilt dies nur für den zusätzlich erzeugten Teil. Denn Ökostrom hat fast nur Fixkosten, da kein Brennstoff für die Erzeugung gekauft werden muss. Er steht den Unternehmen oft in bestimmten Mengen durch eigene Erzeugungsanlagen fast kostenlos zur Verfügung, ohne dass sie externe Stromnetze nutzen müssen. Aufgrund der komplizierten Zusammenhänge auf dem Strommarkt gibt es derzeit sogar negative Strompreise, da sich der Verbrauch nur selten der Erzeugungsmenge anpasst und nicht alle Kraftwerke beliebig abschaltbar sind. Die so genannte Grundlast eines Kraftwerks, unter die es nicht abgesenkt werden kann, stört daher die Netze bis zu einem gewissen Grad. Am häufigsten geschieht dies an Sonn- und Feiertagen im Sommer.
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.
Die größten Schwankungen sind jedoch zwischen Sommer und Winter zu erwarten. Zwischen Dezember (mit Ausnahme der Zeit zwischen Weihnachten und Neujahr) und Februar werden wir auf große Energiespeicher angewiesen sein. Allerdings wird sich die Art der Speicherung von fossilen unterirdischen Erdgasspeichern, Öl- und Kohlereserven hin zu erneuerbaren Speichern wie Wasserstoff verändern.
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.
Sie möchten mehr darüber wissen?
Sie möchten unseren ATLAS Green live sehen?
Unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter. Kontakt:
Unsere Experten helfen Ihnen gerne weiter. Kontakt: meet@ipsen.de