Wie Industrieunternehmen die Elektrifizierung nutzen können, um Flexibilität zu erreichen

Die Industrielandschaft der Zukunft wird aller Wahrscheinlichkeit nach stark von Elektrifizierung und damit auch von Flexibilisierung geprägt sein, da sich die Strompreise ständig ändern. Viele Industrieunternehmen arbeiten bereits an hybriden Systemen, z. B. mit einem Gas- und einem Elektrokessel, der je nach Strompreis ein- und ausgeschaltet werden kann.

Elektrifizierung und Flexibilisierung werden erhebliche Veränderungen mit sich bringen, etwa eine geringere Abhängigkeit von der Grundlast und mehr variable Energiequellen. Natürlich bringen diese enormen Fortschritte auch neue Herausforderungen mit sich, beispielsweise Netzanbindungen mit ausreichender Kapazität.

Hinzu kommen technologische Unsicherheiten im Zusammenhang mit der Umstellung auf elektrische Energieerzeuger und die daraus resultierende Schwierigkeit einer einheitlichen Implementierung. Die Unternehmen werden auch bald vor der Entscheidung stehen, ob sie weiterhin auf Dampf setzen und dessen Erzeugung elektrifizieren oder ob sie auf dieses Medium verzichten und den gesamten Prozess elektrifizieren.

In einer Produktionswelt, die von Flexibilität geprägt ist, können industrielle Prozesse nicht mehr auf eine stationäre Erzeugung ausgerichtet werden. Denn die Unternehmen verabschieden sich nach und nach von fossilen Brennstoffen und stellen auf erneuerbare Energien um. Dies erfordert nicht nur mehr Flexibilität, sondern auch eine veränderte Denkweise, die sich nicht allein auf die Effizienz konzentriert, sondern das große Ganze im Blick hat.

Wie können Unternehmen die Elektrifizierung nutzen, um von den Vorteilen der Flexibilität zu profitieren? Im Folgenden finden Sie zwei bewährte Verfahren, die von Führungskräften, die wir für unseren Bericht Volldampf voraus interviewt haben, genannt wurden: Die Chancen für die Industrie bei der Dekarbonisierung ihrer Dampfnetze.

Best Practice 1: Bauen Sie Kompetenzen auf, indem Sie mit kleineren Projekten zur Elektrifizierung und Flexibilisierung beginnen, und sei es nur durch Simulationen oder Modellierung

Elektrifizierung und Flexibilisierung erfordern neue Kompetenzen, z. B. im Hinblick auf den Handel an den Strommärkten oder die Gestaltung und den Betrieb von Prozessen in einer flexiblen Umgebung. All dies in einem Umfeld, in dem sich die Industrie nicht mehr auf die Sicherheit verlassen kann, die eine Grundlastversorgung mit fossilen Brennstoffen bietet.

„Wir erleben, dass unsere Kunden sehr sensibel auf Strompreisänderungen reagieren. Vor allem, wenn sie in einem ohnehin schwierigen Marktsegment tätig sind. Wenn chemische Produktionsanlagen in einem stabilen Umfeld produzieren, ist der Energiepreis ein wichtiger, aber nicht der entscheidende Faktor.“

Manager, Versorgungsunternehmen in einem großen Chemiepark

Mit dem Lernen beginnen

Die von uns befragten Führungskräfte waren einhellig der Auffassung, dass es entscheidend ist, in kleinen Schritten vorwärts zu gehen. Die Installation eines Elektrokessels, der auf Grundlage der Strompreise betrieben wird, mag vielleicht keine unmittelbaren Auswirkungen auf den Betrieb der Anlage haben. Doch er wird eine Lernkurve im Unternehmen auslösen, ohne dass irgendeine Störung verursacht wird.

Ein weiterer Aspekt von E-Kesseln, der genannt wurde, sind die Auswirkungen auf die Kondensatnutzung. Bei Gaskesseln lag der Schwerpunkt häufig auf der Suche nach kalten Kondensatströmen, die durch Abgase vorgewärmt werden können, was zu einer niedrigeren Abgastemperatur führt. Bei E-Kesseln gibt es diese Gase jedoch nicht, sodass man zur Optimierung des Wirkungsgrads Kondensat mit höherer Temperatur für die Kesselspeisung wählen sollte.

Im Rahmen kleinerer Projekte können Unternehmen technisches Know-how zu solchen Systemen entwickeln. Für viele Unternehmen ist dies neu – was sich an den Unterschieden zwischen den Lösungen eher generalistischer Unternehmen und denen neuer, spezialisierter Ingenieurbüros ablesen lässt.

Neugestaltung der Prozesse 

Ein weiterer wichtiger Aspekt betrifft das Prozessdesign. Im Zuge der Flexibilisierung dürfte auch eine weitere Anpassung der Primärprozesse erfolgen, damit sie ebenfalls flexibler werden. Dies ist ein großer Schritt weg von den heutigen stationären, hocheffizienten Prozessen und wird erhebliche Veränderungen erfordern.

Die Produktionsteams müssen die Produktionsplanung auf die Verfügbarkeit von Energie abstimmen, die in der Vergangenheit oft als unbegrenzt galt. Die Aufgabe, die Herstellung der energieintensivsten Produkte auf die Zeiten mit der höchsten Energieverfügbarkeit abzustimmen, mag einfach klingen, erfordert aber die Zusammenarbeit von Teams, die bisher nicht derart intensiv zusammengearbeitet haben.

„Neue bürokratische Vorschriften verursachen in der Regel mehr Kosten, und selbst wenn sie im Interesse eines politischen Ziels sinnvoll sind, wird der Aufwand für ihre Erfüllung auf Unternehmensebene nicht angemessen berücksichtigt. So sind z. B. höhere Investitionskosten erforderlich, um die Forderungen nach Photovoltaik und E-Mobilität zu erfüllen. Als sehr kleiner Energienetzbetreiber unterliegen wir zudem unverhältnismäßig hohen Berichts- und Implementierungsanforderungen, für die wir (unproduktive) Experten beschäftigen und organisatorische Veränderungen vornehmen müssen.“

Manager, Versorgungsunternehmen in einem großen Chemiepark

Die Fähigkeit, sich auf den Strommärkten zurechtzufinden, ist von entscheidender Bedeutung, da diese einen immer größeren Anteil am Energiesystem und seinen Kosten ausmachen. Die Industrie-unternehmen müssen anfangen, sich in diesem System nicht nur als Kunden, sondern als Akteure zu verhalten. Sie benötigen ein genaues Verständnis des Systems, seiner dynamischen Abläufe und seiner Wertschöpfungspools, um die Möglichkeiten, die es ihnen bietet, zu erkennen und zu nutzen.

Erfolgsgeschichte: Shell

Anhand von Simulationen mit dem Digitalen Zwilling hat Shell getestet, wie sich die Weiterentwicklung des Dampfnetzes auf die Dekarbonisierungsziele des Unternehmens auswirken würde. Auf diese Weise konnte genauer ermittelt werden, wie das Dampfnetz optimal ausgelegt werden muss, um dem verringerten Bedarf infolge der zunehmenden Elektrifizierung und der geringeren Nachfrage gerecht zu werden.

Best Practice 2: Arbeiten Sie mit privaten und öffentlichen Akteuren in Ihrem Ökosystem zusammen und passen Sie sich dem Tempo des allgemeinen Wandels an

In unseren Interviews betonten mehrere Führungskräfte, wie wichtig es ist, sich an das Gesamttempo des Wandels anzupassen. Dabei arbeiten sie mit anderen Unternehmen zusammen, die Teil des größeren, die Transformation tragenden Ökosystems sind. Dieses Gesamttempo wird weitgehend von anderen bestimmt, z. B. von den Übertragungsnetzbetreibern, die die Stromnetze ausbauen, und von Entwicklern, die erneuerbare Energiequellen hinzufügen.

Die Vertreter der Industrie müssen sich darüber im Klaren sein, dass sie möglicherweise nicht so schnell vorankommen können, wie sie es sich wünschen, weil sie zum Bestandteil einer stark vernetzten Struktur werden, in der sie Einschränkungen durch Dritte unterliegen.

„Die ersten Ergebnisse des Digitalen Zwillings, den Gradyent erstellt hat, sind wirklich spannend – sie zeigen uns, wie wir das Dampfsystem intelligenter, zuverlässiger und energieeffizienter betreiben können! Wir erschließen heute neue Potenziale und bereiten uns gleichzeitig auf eine Zukunft mit veränderter Nachfrage und steigenden CO₂-Kosten vor.“

Energiemanager

Deshalb ist es sinnvoll, sich umzuschauen, welche Art von Initiativen andere Unternehmen ergreifen, und sich inspirieren zu lassen oder zusammenzuarbeiten, um das Tempo dieses Wandels mitzugehen.

Beispiele für Kooperationen sind die Erkundung von Optionen für temporäre Stromnetzanbindungen, die sich schneller realisieren lassen, oder die Bündelung der Energienutzung im Rahmen eines Energy-Hubs.

Erfolgsgeschichte: Shell und TenneT

Die Unternehmen Shell und TenneT haben einen Anschluss- und Transportvertrag für den Anschluss der ersten großen Wasserstoffanlage an das Hochspannungsnetz abgeschlossen. Vorgesehen ist zunächst ein temporärer Anschluss für die Aufnahme der Wasserstoffproduktion, der nach Fertigstellung des neuen Umspannwerks zu einem kompletten und dauerhaften Anschluss werden soll.

Frans Everts, Präsident und CEO von Shell Niederlande, erklärte: „Mit grünem Wasserstoff, Elektrifizierung und der Abscheidung und Speicherung von CO₂ können wir die Industrie in den Niederlanden nachhaltiger machen. Rohstoffe und Produkte, die wir im Alltag verwenden, können so auf umweltfreundlichere Weise hergestellt werden. Diese Zusammenarbeit mit TenneT zeigt einmal mehr, dass die Energiewende Teamarbeit ist. Gemeinsam können wir den notwendigen Wand.”

Erfolgsgeschichte: Hafen von Rotterdam

Die Port of Rotterdam Authority hat eine Machbarkeitsstudie zur Steigerung der branchenübergreifenden Integration für die effiziente Nutzung von Energie und Versorgungseinrichtungen im Rotterdamer Industriecluster in die Wege geleitet, um zu den ehrgeizigen regionalen Dekarbonisierungszielen beizutragen.

Eine erste Bestandsaufnahme hat gezeigt, dass die Optimierung des Strom- und Versorgungsverbrauchs über alle Unter-nehmen hinweg zu Kosteneinsparungen von bis zu 5 % führen kann.

Ein weiteres Element dieses Ökosystems sind die Zulieferer und Ingenieurbüros, die die nötigen Lösungen und Anwendungen entwickeln, um die Wende in die Praxis umzusetzen. Eine enge Zusammenarbeit mit ihnen wird von entscheidender Bedeutung sein, da sie praktisch parallel neue Technologien oder Anwendungen entwickeln und einsetzen. Ihnen müssen die richtigen Fragen gestellt werden, wie: „Ist diese veraltete Technologie noch angemessen?“. So kann man gemeinsam lernen.

„Beweisen Sie Mut und gehören Sie zu den Ersten, die innovative Technologien einsetzen. Es zahlt sich aus. Geben Sie sich nicht mit dem Status quo zufrieden. Hinterfragen Sie die Vorschläge von OEMs oder Ingenieurbüros und lehnen Sie Standarddesigns aus den 80er- und 90er-Jahren ab.“

Industrieberater, Strategieberatung

Fazit

Elektrifizierung und Flexibilität sind Schlüsselstrategien für Industrieunternehmen, die sich anschwankende Energiepreise anpassen und ihren Betrieb dekarbonisieren wollen. Hybride Systeme, wie die Kombination von Gas- und Elektrokesseln, ermöglichen es den Unternehmen, die Energiequellen je nach Stromkosten zu wechseln, aber die Herausforderungen ergeben sich aus der Netzkapazität, technologischen Unsicherheiten und der Notwendigkeit, Prozesse neu zu gestalten. 

Zu den bewährten Verfahren gehört es, mit kleinen Projekten zu beginnen, um technisches Fachwissen aufzubauen, die Zusammenarbeit innerhalb von Ökosystemen zu fördern und sich am Tempo der Energiewende zu orientieren. Diese Schritte helfen Unternehmen, sich auf den Energiemärkten zurechtzufinden und sich an ein flexibleres, auf erneuerbaren Energien basierendes Produktionsmodell anzupassen.

Erfahren Sie mehr über die wichtigsten Strategien für die Dekarbonisierung des Dampfnetzes in unserem Mit Volldampf voraus: Die Dekarbonisierung industrieller Dampfnetze als Chance, in dem die Perspektiven von 35 führenden europäischen Führungskräften aus der Industrie vorgestellt werden.