Reduzierung des industriellen Kohlenstoff-Fußabdrucks

Am^26. Mai dieses Jahres hat ein niederländisches Gericht Geschichte geschrieben. Dies war der Tag, an dem das Bezirksgericht Den Haag entschied, dass Royal Dutch Shell seine Treibhausgasemissionen bis 2030 um 45% gegenüber dem Stand von 2019 senken muss.

In einer Welt, die sich zunehmend auf Fragen der Nachhaltigkeit und die Herausforderungen des Klimawandels konzentriert, mag ein solches Urteil nicht völlig überraschend erscheinen. Dies war jedoch das erste Mal überhaupt, dass ein Gericht eine derartige Anordnung nicht an eine Regierung, sondern an ein börsennotiertes Unternehmen erließ.

Klima im Wandel: Die Diskussion wird hitziger

Nachhaltigkeit ist im Moment ein heißes Thema, um es vorsichtig auszudrücken. Initiativen wie die Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung setzen das Thema fest auf die Tagesordnung aller.

Das wachsende Bewusstsein für die Auswirkungen der menschlichen Aktivitäten auf unsere Umwelt wirkt sich auf jeden Aspekt unseres Lebens aus. Die Menschen ändern ihre Ernährungsgewohnheiten, ihr Konsumverhalten und ihre Art zu denken.

Die Zukunft: Wer ist verantwortlich?

Der Wandel in der öffentlichen Meinung spiegelt sich in einer erhöhten Dringlichkeit von Fragen der Nachhaltigkeit wider. Insbesondere erwarten wir, dass auch die Industriesektoren ihr Verhalten ändern und eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen ermöglichen werden.

Infolgedessen gibt es eine wachsende Tendenz, dass Unternehmen mehr Verantwortung für die Umwelt übernehmen.

Von den Herstellern von heute wird erwartet, dass sie die besten Praktiken im Bereich der Nachhaltigkeit anwenden. Das bedeutet, dass Sie Ihre Ausrüstung auf dem neuesten Stand halten und vielseitig bleiben müssen, um sich schnell an die neuen Regeln anpassen zu können.

Nicht jeder Aspekt davon stellt jedoch eine Herausforderung dar, denn es gibt eine Reihe von Vorteilen, die sich aus bewährten Umweltpraktiken ergeben.

Zum einen kann ein effizienter, umweltbewusster Betrieb zu einer deutlich höheren Investitionsrendite führen, da weniger Energie verbraucht und verschwendet wird.

Höhere Nachhaltigkeit bei der Anstellungsstabilität

Ein weiterer, vielleicht weniger offensichtlicher Vorteil liegt in der erhöhten Anziehungskraft auf Talente. Wie wir oben bereits festgestellt haben, steigt das Bewusstsein für Fragen der Nachhaltigkeit. Dies ist vor allem bei der jüngeren Generation und insbesondere bei den Hochschulabsolventen zu beobachten.

Eine Folge davon ist, dass Arbeitssuchende immer mehr Wert auf nachhaltige Praktiken legen, d.h. darauf, ein Unternehmen zu finden, das mit ihren eigenen Werten übereinstimmt.

Umfragen unter Arbeitssuchenden zeigen außerdem, dass Bewerber dazu neigen, eine Korrelation zwischen Umweltschutz und Mitarbeiterfürsorge zu erwarten. Einfach ausgedrückt: Gute Umweltpraktiken machen Ihr Unternehmen für die talentiertesten Absolventen der Sekundar- und Hochschulbildung attraktiv.

Eine klare Vision von nachhaltigem Wirtschaften: Steigende Nachfrage nach Transparenz

Darüber hinaus sind vorbildliche Umweltpraktiken auch eine Möglichkeit, die soziale Verantwortung eines Unternehmens zu demonstrieren.

Da das Thema Nachhaltigkeit so sehr im Mittelpunkt steht, fordern Aktionäre und vor allem Finanziers und Banken von den Unternehmen mehr Transparenz in dieser Angelegenheit.

Es reicht nicht mehr aus, Nachhaltigkeit als Marketinginstrument zu nutzen. Die Stakeholder wollen zunehmend eine regelmäßige Berichterstattung als Teil des CSR-Prozesses sehen.

Die Praxis der Stakeholder-Berichterstattung ist keineswegs eine zusätzliche Belastung, sondern kann sogar eine Reihe von Vorteilen bieten:

Nachweis der Einhaltung von Vorschriften
Erleichterung eines verbesserten Betriebs mit weniger Energie- und Ressourcenaufwand
Verbesserte Fähigkeit, Finanzmittel anzuziehen

Der letzte Punkt ist sehr wichtig. Finanzinstitute verlangen zunehmend genaue Messungen und Berichte, um die Nachhaltigkeit von Investitionsmöglichkeiten zu beurteilen. Schließlich versuchen sie, ihren eigenen Stakeholdern und Investoren zu zeigen, dass auch sie sich verantwortungsvoll verhalten.

Ehre, wem Ehre gebührt: die steigenden Kosten des Kohlenstoffausgleichs für Hersteller

In dem Maße, wie der Bedarf an ökologisch optimierten Abläufen steigt, steigen auch die damit verbundenen Preise. Denken Sie an die Praxis der Emissionsgutschriften. Im Rahmen dieser Regelung wird die Luftverschmutzung mit einem Geldwert bewertet, um die Produktion einzuschränken oder sogar zu begrenzen.

Neben der Förderung einer emissionsarmen Industriekultur bieten Emissionsgutschriften ein Mittel, mit dem die Verursacher von Luftverschmutzung die Auswirkungen ihrer Tätigkeit ausgleichen können. Allerdings werden die Emissionsgutschriften immer teurer. Einige Forscher sagen sogar eine Verzehnfachung ihres Wertes voraus, wenn die Nachfrage steigt.

Andere Beobachter verweisen auf die Verpflichtungen, die viele Regierungen im Hinblick auf eine so genannte ’saubere Erholung‘ von der COVID-19-Pandemie eingegangen sind; ein weiterer Ansporn für den steigenden Preis von Kohlenstoffausgleich.

Europäische Pläne zur Kohlenstoffneutralität

Die Europäische Union hat ihre Pläne zur Kohlenstoffneutralität bekannt gegeben. Eine Reihe von neuen Gesetzen zielt darauf ab, die EU auf den Weg zu bringen, die Treibhausgase bis 2030 um 33% gegenüber 1990 zu reduzieren. Die EU hat sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2050 einen Netto-Kohlenstoffausstoß von Null zu erreichen.

Diese ehrgeizigen Ziele wurden bereits vom Europäischen Parlament und vom Rat sowie von den Regierungschefs der EU-27 vereinbart. Da die Regierungen nach Wegen suchen, diese Ziele zu verwirklichen, wird der Preis für den Kohlenstoffausgleich wahrscheinlich weiter steigen.

Die EU geht beim Emissionshandel davon aus, dass die Verschmutzung mit Kosten verbunden sein sollte. In dem Bemühen, seine Industrie im internationalen Wettbewerb zu unterstützen, gewährt Europa seinen Unternehmen jedoch häufig so genannte Emissionsrechte – praktisch einen Passierschein für die Verschmutzung.

Ein Nebeneffekt davon ist, dass die Nachfrage nach Kohlenstoffkompensationen in der EU relativ gering geblieben ist, was zu einem stabilen Preis von etwa zehn Euro pro Tonne über die Jahre geführt hat. Der Preis ist bereits im Steigen begriffen und hat in diesem Jahr zum ersten Mal 50 Euro pro Tonne erreicht – und dann überschritten.

Da die Regierungen nach einem Weg suchen, um ihre neuen Zielverpflichtungen zu erreichen, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass ein alternativer Ansatz umgesetzt wird. Dies könnte zum Beispiel in Form einer Kohlenstoffsteuer auf in die Region importierte Waren geschehen. Eine solche Regelung würde das derzeitige System auf den Kopf stellen und den Wettbewerb durch eine Verteuerung der Importe abschrecken, anstatt die Kosten der europäischen Unternehmen zu senken.

In einem solchen Modell würden die Emissionsrechte schrittweise abgeschafft oder deutlich reduziert. In dieser Phase würde die Nachfrage nach Emissionsgutschriften sprunghaft ansteigen und die Preise würden sich dramatisch erhöhen.

Hilfe zur Hand? Staatliche Unterstützung & Subventionierung

Auf der anderen Seite bedeutet das wachsende Engagement der Regierungen für die Nachhaltigkeit, dass das verarbeitende Gewerbe oft in der Lage ist, Subventionen zu nutzen, um den Übergang zu einem umweltfreundlicheren Betrieb zu vollziehen.

Diese Subventionierung erfolgt häufig in Form von Projekten unter der Leitung von Konsortien, die einen multidisziplinären Ansatz verfolgen, der den Wissensaustausch erleichtert und Innovationen fördert.

JOA, der Spezialist für Luftinnovationen, hat einen ganzheitlichen Ansatz zur Lösung von Emissionsproblemen. Der Ansatz des Unternehmens besteht darin, mehrere Systeme zu integrieren und mit Subventionsberatern zusammenzuarbeiten.

Dank der Modellierungssoftware des Unternehmens ist es in der Lage, den aktuellen und zukünftigen Zustand vollständig zu erläutern, so dass deutlich wird, welche Verbesserungen vorgenommen wurden.

Vorankommen bei nachhaltigen Operationen

JOA rät, dass die Hersteller der Kurve voraus sein sollten, um das Beste aus der zunehmenden Notwendigkeit zu machen, umweltfreundlich zu arbeiten. Wenn Sie sich jetzt um die Anpassung der Emissionen kümmern, kann die Umstellung ohne übermäßigen Zeitdruck und ohne die damit verbundenen zusätzlichen Kosten erfolgen, die dies möglicherweise mit sich bringt.

Nachhaltige Unterstützung liegt in der Luft

JOA unterstützt Hersteller, die ihren_CO2-Ausstoß reduzieren wollen. Die Beratungsgruppe des Industriefiltrationsunternehmens bietet ein vielseitiges, bewährtes Mess- und Modellierungskonzept an:

Datenerhebung/Messung
Modellierung der Reduzierung von Treibhausgasen (THG) und verbesserte ESG-Ratings (Umwelt, Soziales, Governance).
Bereitstellung von Upgrades/Verbesserungen/Systemen: Die Wahl der richtigen Filtertechnologie in Kombination mit Energierückgewinnung
Technik: Aktualisierung bestehender Anlagen mit leicht erweiterbaren Modulen wie Wäscherlösungen und Energierückgewinnungsmodulen.

Der erste Schritt ist eine JOA-Beratungsstudie. Dabei werden Messungen vorgenommen. Diese ermöglichen es den Spezialisten des Unternehmens, den Prozess im Hinblick auf eine mögliche Optimierung durch die Reduzierung des Energieverbrauchs zu analysieren.

Umweltoptimierung – nach Maß

Genaue Messungen können einen klaren Weg zur Verbesserung der Umweltleistung aufzeigen. Der erste Schritt zur Reduzierung des_{CO2-Ausstoßes} besteht darin, sich dessen bewusst zu werden, um die Situation in den Griff zu bekommen.

Vor diesem Hintergrund kann die Analyse der Umweltleistung weniger als Belastung, sondern vielmehr als positiver Schritt zur Bewältigung der Herausforderungen gesehen werden, die sich aus den immer strengeren Vorschriften ergeben.

Ein Modell für die Zukunft

Anschließend werden die verschiedenen Optionen zur Reduzierung von Treibhausgasen modelliert, um das Verhältnis zwischen Investition und Reduzierung zu bestimmen und eine Möglichkeit zu erhalten, die Möglichkeiten der Energierückgewinnung zu kategorisieren und zu priorisieren.

Der Beitrag von JOA zur direkten THG-Reduktion in der Industrie lässt sich am besten in zwei Kategorien zusammenfassen:

Direkte Energierückgewinnung für Prozesse mit hohem Energiegehalt
Verbesserung der Energierückgewinnung für Prozesse mit niedrigem bis mittlerem Energiegehalt

Hohe Rückgewinnung des Energiegehalts

Bei ersteren besteht der Hauptzweck, je nach Energiebereich, in der Erzeugung von wiedererhitzter Luft, Heißwasser oder Dampf. JOA verfügt über umfangreiche Erfahrung auf diesem Gebiet, da wir seit über einem Jahrzehnt Industrieanlagen für diesen Zweck gebaut haben.

Ein gutes Beispiel in dieser Kategorie ist das JOA Energy Recovery System, das sich auf die Energierückgewinnung beim Phasenübergang konzentriert und gleichzeitig die Abluft von Gerüchen und Schadstoffen reinigt. In diesen Fällen wird oft die Energiequelle (Erzeuger) zum Verbraucher der zurückgewonnenen Energie und trägt so zu einer direkten Reduzierung der Treibhausgase bei.

In diesem Beispiel enthält der Abgasstrom ‚Dampf/Wasserdampf‘, der einen hohen Energiegehalt aufweist, der zurückgewonnen werden kann, was zu einer direkten Reduzierung der Treibhausgase im selben Prozesskreislauf führt. Das genannte Beispiel führt zu einer Treibhausgasreduzierung von etwa 2.000 Tonnen_CO2 pro Jahr (basierend auf 85% Betriebszeit mit 1,4 Mw direkter Energieeinsparung).

Rückgewinnung mit niedrigem bis mittlerem Energiegehalt

Die Energierückgewinnung bei Prozessen mit niedrigem bis mittlerem Energiegehalt (Entropie-Fokus) kann oft komplex sein.

Das liegt daran, dass es sich bei den Energieströmen oft um große Luftströme mit relativ niedrigen Temperaturen zwischen 65-100^oCund/oder Luftfeuchtigkeit handelt.

Doch trotz dieser erhöhten Komplexität wird die Energierückgewinnung für solche Systeme angesichts der zunehmenden Forderung nach einer geringeren Treibhausgasbilanz immer wichtiger.

Die Erfahrung von JOA mit dieser Art von Systemen ist zwar jünger als die mit Hochenergieprozessen, hat sich jedoch als wertvoll erwiesen. Sein Beitrag hat zum Beispiel das Vorheizen der Verbrennungsluft des Erzeugers (z.B. eines Trockners) und bei Aufrüstungsprojekten die Umwandlung von Niedertemperaturströmen in Dampf ermöglicht. In letzterem Fall setzt das Unternehmen JOA-Wärmepumpen und Absorptionskältemaschinen ein.

Wärmerückgewinnung als nachhaltige Lösung

Verschwendete Wärme

Abwärme ist definiert als thermische Energie, die an die Umgebung abgegeben wird. Er ist häufig ein Nebenprodukt industrieller Prozesse und kann nicht vollständig vermieden werden. Grob gesagt kann Abwärme nach der Temperatur ihres Mediums klassifiziert werden:

Wärmerückgewinnung

Abwärme stellt eine verpasste Gelegenheit dar, die genutzt werden kann, um die Gesamteffizienz industrieller Prozesse zu erhöhen, was einen umweltfreundlicheren Betrieb voraussetzt.

Mit Hilfe von Wärmerückgewinnungskonzepten kann Abwärme für verschiedene Zwecke wiederverwendet werden, z.B. zur Erzeugung von thermischer, mechanischer oder elektrischer Energie. Die Abwärmenutzung hat das Potenzial, den Bedarf an Primärenergieträgern, insbesondere an nicht erneuerbaren Energien, zu senken.

Eine Investition in die Abwärmerückgewinnung kann viele Vorteile bringen:

Wirtschaft:
- Sparsamere Energiezufuhr aus primären Quellen.
- Für die Abwärmebehandlung sind weniger Geräte erforderlich.
- Staatliche Anreize und Subventionen.
Nachhaltigkeit:
- Förderung einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen.
- Günstigere soziale Wahrnehmung.

3. Einhaltung neuer Vorschriften, die den Ausstoß von Treibhausgasen einschränken, sowie Strafen, wie z.B. eine Kohlenstoffsteuer.

Im Jahr 2018 wurde mehr als ein Viertel des Gesamtenergieverbrauchs in der (damaligen) EU-28 für industrielle Prozesse aufgewendet. Von dieser Menge wurde nur die Hälfte verbraucht, um nützliche Arbeit zu leisten, während fast ein Drittel zusammen mit Gasen und flüssigen Abfällen verbraucht wurde. Daher bietet die Abwärmerückgewinnung die Möglichkeit, die Effizienz der industriellen Energienutzung erheblich zu verbessern.

Aber nicht alle Abwärme ist gleich. Aufgrund der Zwänge der Thermodynamik ist die Rückgewinnung von Hochtemperaturabwärme einfacher als die von Niedertemperaturabwärme.

Mit Hilfe des Exergieprinzips kann das Abwärmepotenzial quantifiziert werden. Es ist offensichtlich, dass die Niedertemperatur-Abwärme zwar mehr als die Hälfte der Gesamtmenge ausmacht, aber in Bezug auf das Verwertungspotenzial zu den kleinsten gehört. Mit anderen Worten: Ein erheblicher Teil der Niedertemperatur-Abwärme wird als Anergie betrachtet, also als der Teil der Energie, der nicht für Arbeit genutzt werden kann.

Geringwertige Abwärme

Als minderwertige Abwärme gelten Abfallströme (flüssig oder gasförmig), die eine Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und bis zu 230oC aufweisen. Obwohl geringwertige Abwärme ein relativ geringes Verwertungspotenzial hat, ist sie gleichzeitig die häufigste Form der Abwärme. Daher stellt die Rückgewinnung von Abwärme geringer Qualität eine große ungenutzte Chance zur Verbesserung der Gesamteffizienz vieler industrieller Prozesse dar.

Im Großen und Ganzen wird bei diesen Systemen minderwertige Abwärme erzeugt:

Abgase oder Abwässer aus industriellen Wärmeprozessen.
Warmes Kühlmittel aus den Kühlsystemen der Geräte.

In vielen Fällen kann minderwertige Abwärme in denselben industriellen Prozess reintegriert werden, aus dem sie stammt, um den Energiebedarf aus externen Quellen zu reduzieren. Dazu müsste die minderwertige Abwärme aufgerüstet oder in eine andere Form umgewandelt werden, bevor sie wiederverwendet werden kann.

Geringwertige Abwärmelösungen

Ein System zur Rückgewinnung minderwertiger Abwärme verfolgt im Allgemeinen zwei Ziele:

Wärme-Upgrade: Ein Abwärmestrom niedriger Qualität wird zum Antrieb eines Wärmetransformators verwendet, der einen Strom höherer Temperatur als Output liefert.
Umwandlung: Ein Wärmezyklus ist so konzipiert, dass er mit minderwertigen Abwärmequellen kompatibel ist, um mechanische oder elektrische Energie zu erzeugen.

Adsorption von minderwertiger Abwärme

Die Adsorption ist gekennzeichnet durch die Anhaftung von Molekülen, in der Regel Flüssigkeiten, an einer festen Oberfläche, wobei eine Grenzschicht gebildet wird. Der Adsorptionsprozess ist exotherm, während die Desorption endotherm ist. Diese Eigenschaften können in einem Wärmekreislauf für verschiedene Ziele genutzt werden.

Die Adsorptionstechnik ist in kommerziellen Kühlern oder Kühllösungen weit verbreitet. Allerdings ist die Verwendung für Wärmepumpen- oder Wärme-Upgrade-Anwendungen noch relativ begrenzt.

Geringwertige Abwärmeabsorption

Der Absorptionswärmekreislauf ähnelt konzeptionell der Adsorptionstechnik und macht sich die exotherme Natur der Verdünnung bestimmter chemischer Verbindungen (z.B. einiger Arten von Salzen) zunutze.

Es gibt bereits industrielle Prototypen eines Absorptionswärmetransformators mit einem Temperaturhub von mehr als ^40oC. Es wird jedoch immer noch an neuen chemischen Lösungen geforscht, die einen höheren Temperaturanstieg ermöglichen und gleichzeitig sicherer in der Handhabung sind.

Organischer Rankine-Zyklus (ORC)

Da die Temperatur der meisten minderwertigen Abwärmequellen in der Regel nicht ausreicht, um einen Dampfkreislauf(Rankine) anzutreiben, ist ein alternatives Arbeitsmittel erforderlich. Die(organischen) Kohlenwasserstoffverbindungen eignen sich dank ihres niedrigeren Siedepunkts für diesen Zweck. Außerdem kondensieren einige organische Verbindungen bei der Expansion nicht, auch nicht ohne Überhitzung.

Wir würden uns sehr freuen, diese und andere Prozesse mit Ihnen zu besprechen und Ihnen weitere Informationen darüber zu geben, wie wir Sie bei der Optimierung der Effizienz Ihrer Abläufe unterstützen können.