So geht Synergie
Die Transformation 4.0 ist in aller Munde und doch stellt sich die Elektrifizierung der chemischen Industrie als besondere Herausforderung dar. Denn grüner Strom ist nur dann günstig, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Für die energieintensiven Industrien können Stromsenken schnell zum Kostentreiber werden.
Um dennoch konkurrenzfähig zu sein, sollten sich die industriellen Verbraucher darauf einstellen, dass zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedlich viel Energie zur Verfügung steht. Dies kann durch die zeitliche Verschiebung der Produktion gelingen. Ein Vorteil ergibt sich dabei vor allem für jene Unternehmen, die im 3-Schicht Betrieb arbeiten und so Lastspitzen flexibel verschieben können. Ist grüner Strom dann übermäßig verfügbar und somit günstig, können energieintensive Produkte hergestellt werden. Mit einer solchen Flexibilisierung von Prozessen beschäftigen sich die Forschenden Nina Bangert und Marc-Daniel Stumm von SynErgie im Rahmen des Kopernikusprojekts.
Ein Paradebeispiel für eine solche Synergie zwischen Industrieverbraucher und Energieproduzent liefert die biotechnische Synthese von Carbonsäuren wie Milchsäure. Während des Herstellungsprozesses müssen verschiedene pH-Werte eingestellt werden, um optimale Arbeitsbedingungen zu realisieren. Dies wird konventionell über die Zugabe von Säuren und Basen erreicht. Allerdings entstehen dabei Salze und andere Nebenprodukte, die nicht weiter weiterverkauft oder rentabel regeneriert werden können. Eine innovative Alternative dazu bietet eine Elektrolysezelle, in der Wasser gespalten werden soll. Dabei werden in der Anoden- und Kathodenkammer Säuren und Basen hergestellt, welche dann für die Synthese eingesetzt werden können. In Abhängigkeit der Stromverfügbarkeit kann die Elektrolysezelle mit verschiedenen Stromstärken betrieben werden. Ist grüner Strom günstig verfügbar, kommt es zur Vorproduktion von Säuren und Basen, welche dann in Tanks gespeichert und später verwendet werden können. Durch intelligente Vernetzung von Erzeuger und industriellen Verbrauchern wird so die insgesamt benötigte Menge an Säure und Base produziert und gleichzeitig Lastspitzen im Stromnetz effizient genutzt.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch intelligent vernetzte Synergien zwischen Energieproduzent und Industrieverbraucher grüner und zugleich günstiger Strom in Form von chemischen Zwischenprodukten im Prozess gespeichert wird.
Autor: Yannik Elser, Student im 6. Semester B.Sc. Chemieingenieurwesen, Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden.
