Nachhaltige Energie | Neue Quellen erschließen

Klimaschutz ist ein zentraler Bestandteil der BASF-Strategie. Bereits seit vielen Jahren reduziert das Unternehmen kontinuierlich seine CO2 Emissionen. Zur weiteren signifikanten Reduktion werden im Carbon Management F&E Programm innovative Verfahren entwickelt, wie zum Beispiel die Methanpyrolyse. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Deutschland) geförderten Projekt arbeiten BASF-Forscher an einem neuen Reaktorkonzept, bei dem klimafreundlicher Wasserstoff hergestellt werden kann. Der erste Meilenstein ist nun erreicht. Unsere Testanlage im Stammwerk Ludwigshafen (Deutschland) hat den Versuchsbetrieb aufgenommen. FOTO: BASF

Ob Wasserstoff, Blockheizkraftwerke, Klärschlamm oder Biomasse – mit zahlrei- chen nachhaltigen Energien bringen Unternehmen der Metropolregion Rhein- Neckar die Klimawende voran.

VON DR. GABRIELE KOCH-WEITHOFER

Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie spielen eine Schlüsselrolle, um Emissionen in Industrie und Verkehr deutlich zu verringern. Als Wasserstoffmodellregion ist die Metropolregion Rhein-Neckar ganz vorn mit dabei. Zahlreiche Projekte sind bereits auf den Weg gebracht. Sie betreffen vor allem Busse, Bahnen, kommunale Nutzfahrzeuge sowie die erforderliche Infrastruktur samt Wasserstofftankstellen. Allein die Städte Mannheim, Heidelberg und Ludwigshafen wollen 40 Brennstoffzellen-Busse anschaffen.
Rund 100 Millionen Euro werden durch die Projekte H2Rivers und H2-Rhein-Neckar in der Region bis 2023 investiert, die dazu dienen sollen, Wasserstoff als Energieträger im Verkehrssektor wettbewerbsfähig zu machen. 40 Millionen davon übernehmen Bund und Land je zur Hälfte. Die Bundesförderung ist Teil des nationalen Programms „HyLand – Wasserstoffregionen in Deutschland“. Ende Juni 2021 überreichte der Parlamentarische Staatssekretär im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) Steffen Bilger die ersten sieben Förderbescheide. Auch Projekte zur nachhaltigen Energiegewinnung und emissionsarmen Produktion zählen zu den zukunftsorientierten Wachstumsfeldern und geförderten Projekten, wie etwa das von BASF.

BASF: CO2-freie Produktion im Visier
Auch BASF setzt verstärkt auf erneuerbare Energien und emissionsarme Verfahren. Bis zu vier Milliarden Euro will der Chemieriese bis 2030 in entsprechende Projekte investieren. Zu den wichtigsten klimafreundlichen Technologien, an denen BASF mit Hochdruck arbeitet, gehören der elektrisch beheizte Steamcracker sowie Verfahren zur CO2-freien Herstellung von Wasserstoff.
Wasserstoff und chemische Basischemikalien sind für rund 70 Prozent der Treibhausgasemissionen von Europas Chemieindustrie verantwortlich. Gleichzeitig ist Wasserstoff ein unverzichtbarer Rohstoff für viele chemische Prozesse, etwa für die Ammoniaksynthese. Das Gas steckt in vielen Produkten von Kunststoffen bis zum Kaugummi und BASF ist einer der größten Hersteller in Europa. Allein im Stammwerk in Ludwigshafen produziert das Unternehmen rund 250.000 Tonnen Wasserstoff pro Jahr.
Großindustriell wird Wasserstoff derzeit überwiegend aus Erdgas oder Kohle auf dem Weg der sogenannten Dampfreformierung gewonnen. Dieses Verfahren setzt erhebliche Mengen an CO2 frei. Als Alternative ist kommerziell die Wasserelektrolyse verfügbar, bei der Wasser mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Diese Methode verbraucht allerdings viel Strom. BASF prüft derzeit in Zusammenarbeit mit Siemens Energy Möglichkeiten für den Bau eines PEM-Wasserelektrolyseurs (Proton Exchange Me brane) mit einer Leistung von 50 Megawatt zur CO2-freien Herstellung von Wasserstoff aus Wasser und elektrischem Strom am Standort Ludwigshafen.
Gemeinsam mit Kooperationspartnern entwickelt BASF noch eine weitere Technologie: die Methanpyrolyse. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Dabei wird Erdgas oder Biomethan direkt in die Bestandteile Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten. Im Vergleich zur Wasserelektrolyse benötigt die Methanpyrolyse nur knapp ein Fünftel des elektrischen Stroms. Kommt Ökostrom zum Einsatz, ist das Verfahren selbst CO2-frei.
„Die Methanpyrolyse ist eine grundlegend neue Prozesstechnologie und wir arbeiten mit Hochdruck an der Entwicklung“, sagt Dieter Flick, Leiter des Methanpyrolyse-Projekts bei BASF. Mittlerweile wurde eine Testanlage in
Ludwigshafen gebaut und 2021 in Betrieb genommen. Offen ist noch, wie der anfallende granulare Kohlenstoff genutzt werden soll. Wenn die Testanlage stabil läuft und ausreichende Mengen des Kohlenstoffs zur Verfügung stehen, soll in einer zweiten Phase des Projekts geprüft werden, welche Anwendungen für den entstehenden Pyrolyse-Kohlenstoff technisch realisierbar und sinnvoll sind.
Das Verfahren gilt als bahnbrechend. „Sauberer Wasserstoff ist ein Schlüssel für das Gelingen der Transformation hin zu klimafreundlicher Chemie“, so Detlef Kratz, Leiter des Forschungsbereichs Process Research & Chemical Engineering bei BASF. „Wir sind fest davon überzeugt, dass die Methanpyrolyse nicht nur einen Beitrag zur Nachhaltigkeit und zur Wirtschaftlichkeit für die BASF darstellt, sondern auch auf die nationale Wasserstoffstrategie Deutschlands einzahlt. Wir werden etwas Grundsätzliches geschaffen haben, um dem Klimawandel entgegenzuwirken.“ Während in der Chemieindustrie Wasserstoff als Einsatzstoff in den vielen Kundenprodukten verwertet wird, kann er in anderen Bereichen wie Mobilität oder Gebäudeheizung als Energieträger und -speicher eingesetzt werden.

CATERPILLAR:
BHKW schonen Umwelt und Ressourcen
Was haben ein Blockheizkraftwerk (BHKW) mit MWM-Aggregat und Bio-Joghurt gemeinsam? Jede Menge Energie! Denn eine Molkerei braucht viel davon zur Herstellung von Joghurt, Butter, Käse & Co. Die Andechser Bio-Molkerei Scheitz am idyllischen Ammersee südlich von München bezieht seit November 2020 Strom, Wärme, Kälte und Dampf aus einem eigenen BHKW samt Absorptionskälteanlage und Druckluftheizkraftwerk. Das rechnet sich, auch in Sachen Umwelt.
Mit ihrem neuen Energiekonzept spart die Molkerei jährlich 30 Prozent an Primärenergie und mehr als 1,6 Millionen Kilogramm CO2 ein. Ein Drittel der Abwärme wird als Prozessdampf aufbereitet, der Rest teils als Wärme, teils für die Absorptionskälteanlage genutzt. Das BHKW kommt so auf einen Gesamtwirkungsgrad von 91 Prozent. Herzstück ist ein besonders effizientes und zuverlässiges MWM-Gasaggregat von Caterpillar Energy Solutions aus Mannheim. Im März 2021 wurde das BHKW von der Fachzeitschrift Energie & Management als „BHKW des Monats“ ausgezeichnet.

Und das ist nicht das einzige Vorzeigeobjekt aus dem Hause Caterpillar: Schon im Vorjahr konnte das Unternehmen die gleiche Auszeichnung für zwei weitere BHKW einheimsen. Im März 2020 hatte das Fachblatt das mit MWM-Gasaggregaten ertüchtigte Wärmekraftwerk am Schanzenberg in Bad Oldesloe ausgezeichnet. Es punktet mit niedrigen Emissionen und einem hohen thermischen Wirkungsgrad. Bereits im Januar 2020 war eine Biogasanlage im niedersächsischen Wehrbleck zum „BHKW des Monats“ gekürt worden. Diese war mit einem MWM-Gasaggregat der Baureihe TCG 2020 V20 erweitert worden und versorgt nun im flexiblen Betrieb ein Nahwärmenetz sowie eine industrielle Holztrocknung mit Wärme. Dank Gas- und Wärmespeichern kann das BHKW tageszeitlich strom- und jahreszeitlich wärmegeführt werden. Die Gesamteinsparung an CO2 liegt bei bei rund 3.800 Tonnen pro Jahr. Für den Motor gab’s Bestnoten.
„Drei Auszeichnungen in so kurzer Zeit – das freut uns besonders“, sagt Peter Körner, einer der drei Geschäftsführer von Caterpillar in Mannheim. „Das spricht für sich.“ Dank optimal abgestimmter Komponenten seien höchste Wirkungsgrade zu erzielen. „Unsere umweltschonenden Technologien ermöglichen einen verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen und eine nachhaltige Energieerzeugung.“
In Mannheim entwickelt und produziert Caterpillar Energy Solutions mit fast 1.000 Beschäftigten leistungsstarke Produkte, Dienstleistungen und Technologien für die weltweite dezentrale Energieversorgung mittels Gasaggregaten.

MVV: Energieunternehmen macht seine Fernwärme grün – mit dem Mannheimer Modell
Das Mannheimer Energieunternehmen MVV steht vor nichts weniger als der einmaligen Zukunftsaufgabe, die Fernwärme zum zweiten Mal neu zu erfinden. Ziel ist dabei die „Grüne Wärme“, also Fernwärme aus 100 Prozent grünen Energien. Dafür schnürt MVV ein breites Paket grüner Zukunftstechnologien – das sogenannte „Mannheimer Modell“.
Bereits heute kommen durch die Anbindung der thermischen Abfallverwertung auf der Friesenheimer Insel an das Fernwärmenetz rund 30 Prozent des regionalen Wärmebedarfs aus klimaneutralen Energien. Damit hat MVV bereits ein Drittel des Weges hinter sich und wird ihn mit sicherem Abstand vor dem Kohleausstieg abgeschlossen haben. Ein neues Biomassekraftwerk soll dann ab 2024 nochmals zehn Prozent beisteuern. Dadurch sowie durch Effiziensteigerungen in ihren Anlagen kann MVV schon in kurzer Zeit mehr als die Hälfte des lokalen und regionalen Wärmebedarfs decken, und das vollständig klimaneutral.
Aber auch die bevorzugte geografische Lage will MVV für die Versorgung der Menschen nutzen – mit Flusswärmepumpen im Rhein und vor allem der Erdwärme aus dem Rheingraben.
Knapp 50 Millionen Euro will MVV außerdem in eine innovative Phosphor-Recycling- Anlage auf der Friesenheimer Insel investieren. Spatenstich für die Anlage war Mitte Oktober 2020.
MVV ist mit dem innovativen Verfahren Vorreiter in Deutschland: Der entwässerte Schlamm wird durch jeweils 30 Meter lange Drehrohre in zwei Heizkessel geleitet und thermisch verwertet. Die im Klärschlamm enthaltene Energie wird so für die Gewinnung von Wärme und Strom genutzt. Als Endprodukt entsteht Asche, aus der Phosphor als hochwertiger Dünger gewonnen werden kann. Phosphor ist für das Pflanzenwachstum unverzichtbar. Die Anlage ist deshalb gleich mehrfach von Nutzen: Sie erzeugt nicht nur klima- neutrale Energie und entsorgt Klärschlamm, sondern schont auch die natürlichen Phosphorvorkommen.

Die Wärmewende ist neben der Strom- wende und grünen Kundenlösungen die dritte Säule, mit der MVV im Jahr 2040 klimaneutral werden will – und nach 2040 sogar „klimapositiv“. Dann will das Unternehmen der Atmosphäre wieder Treibhausgase entziehen.

OLAM FOOD INGREDIENTS: Energie aus Kakaoschalen
Die Versorgung der Produktionsanlagen mit Prozessdampf durch die Verbrennung von Kakaoschalen sicherzustellen, die als Abfall im eigenen Unternehmen anfallen: Diese ressourcenschonende und nachhaltige Idee setzt die Olam Food Ingredients (OFI), ein Spezialist für Kakaopulver und Kakaomasse, jetzt gemeinsam mit MVV Enamic, einer Tochtergesellschaft des Mannheimer Energieunternehmens MVV, um. Schon seit 2003 ist MVV für die Dampfversorgung die Fertigungsanlagen in der Fabrik verantwortlich, die der Mischkonzern Olam mit Sitz in Singapur 2015 von der benachbarten Schokinag kaufte.
Bisher wurde der von OFI benötigte Prozessdampf durch gasbefeuerte Dampfkessel erzeugt. Zukünftig sollen im Rahmen des Neubauprojektes rund 90 Prozent des für die Produktion benötigten Dampfes aus einer für die Verbrennung von Kakaoschalen konzipierten Biomasse-Kesselanlage kommen. Dadurch kann das Unternehmen seine CO2-Emissionen jährlich um über 8.000 Tonnen reduzieren. Die neue Heizkesselanlage ist mit modernster Filtertechnologie ausgestattet. Zudem reduziert sich durch das der Anlage zugrunde liegende Kreislaufkonzept der innerstädtische Lkw-Verkehr, da die Kakaoschalen direkt vor Ort verwertet werden können. Die Inbetriebnahme der neuen Kesselanlage ist für Ende 2022 vorgesehen.