Rückgewinnung von Abwärme für ein grüneres Portugal

Lernen Sie das europäische Projekt EMB3Rs kennen, das neue Wege zur Wiederverwendung von industrieller Abwärme findet, um die Energieeffizienz zu steigern, die Kohlenstoffemissionen zu senken und die Energiearmut in Portugal zu beenden.

Ein Ausflug zum Parque das Nações in Lissabon führt Sie zu schicken Bars und Theatern sowie zu ikonischen Wahrzeichen wie dem modernistischen Bahnhof Oriente und dem beeindruckenden Oceanário de Lisboa. Hier befindet sich jedoch auch ein weniger bekanntes Bauwerk: das einzige groß angelegte Fernwärmenetz in Portugal.

Das von Climaespaço betriebene DHC-Netz umfasst ein 22,5 km langes unterirdisches Rohrnetz, das rund 3500 Nutzer mit Warm- und Kaltwasser zum Heizen und Kühlen versorgt, darunter Tausende von Wohnungen, den Bahnhof und das Ozeanarium des Parks sowie das Ausstellungszentrum und das Einkaufszentrum. Derzeit nutzt das System Erdgas als primäre Energiequelle und liefert Wärme, Kälte und Strom über ein Blockheizkraftwerk, aber das soll sich ändern.

"Aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht ist es nicht mehr tragbar, Erdgas als einzige Energiequelle zu verwenden", betont João Castanheira, Geschäftsführer von Climaespaço. "Deshalb haben wir uns viele Gedanken über unsere Zukunft gemacht und darüber, wie wir die Energiewende schaffen können."

In diesem Zusammenhang hat sich Climaespaço dem europäischen Forschungsprojekt EMB3Rs (User-driven Energy-Matching & Business Prospection Tool for Industrial Excess Heat/Cold Reduction, Recovery and Redistribution) angeschlossen, das die Wiederverwendung von überschüssiger Wärme und Kälte in der Industrie untersuchen soll. Hier wurde eine Plattform entwickelt, die modelliert, wie Abwärme aus Fabriken in nahe gelegenen industriellen Prozessen, DHC und sogar in Wohngebieten wiederverwendet werden könnte.

Im Rahmen des Projekts haben eine Reihe von Akteuren aus ganz Europa EMB3Rs Daten zur Verfügung gestellt und die Plattform getestet und genutzt, um das Potenzial für die Nutzung der Abwärmenutzung in ihren Unternehmen zu bewerten. Letztendlich wird die Plattform potenzielle Energieanbieter und -nutzer zusammenbringen".

"Wir haben an mehreren Szenarien für die Energiewende gearbeitet, unter anderem an der Nutzung von Abwärme aus einer [nahe gelegenen] Verbrennungsanlage, und haben erkannt, dass EMB3Rs ein sehr nützliches Instrument für unsere Entscheidungen sein würde", sagt Castanheira.

"Wir kennen einige Fälle, in denen es überschüssige Wärmequellen gibt, aber nahegelegene Gebäude mit Gas beheizt werden - das macht keinen Sinn, und wir wollen EMBER nutzen, um diese potenziellen [Energieausgleichs-]Möglichkeiten zu analysieren", fügt er hinzu. "Wir glauben, dass es in ganz Portugal ein riesiges Potenzial für Fernwärme und -kälte gibt, und als Unternehmen mit vielen DHC-Systemen, die wir entwickeln wollen, kann die Plattform dabei helfen.

Doch während Climaespaço sich dem EMB3Rs-Projekt angeschlossen hat, um nach neuen Energiequellen zu suchen, hoffen andere Projektpartner, Wege zu finden, um überschüssige Energie gemeinsam zu nutzen. Portugals größter Zementhersteller, CIMPOR-Indústria de Cimentos, hat mit dem weltweit tätigen Ingenieurbüro Emerson zusammengearbeitet, um EMB3Rs Daten über den Energieüberschuss in seinem Zementwerk in Souselas zur Verfügung zu stellen.

Wie Paulo Rocha, Direktor für Innovation und Nachhaltigkeit bei CIMPOR, erklärt, wird die Abwärme bereits aus den Gasen zurückgewonnen, die vom Ofen des Werks zur Trocknung der während des Betriebs verwendeten Brennstoffe aus Rückständen freigesetzt werden. Die Amortisationszeit von zehn Jahren für künftige Investitionen zur Nutzung weiterer Wärmerückgewinnung aus anderen Quellen ist jedoch einfach zu lang. Daher hofft Rocha, dass EMB3R Hinweise auf unerforschte Möglichkeiten zur kostengünstigen Wärmerückgewinnung in Souselas liefern wird. Diese Energie könnte möglicherweise in die bestehenden oder künftigen Produktionsprozesse der Fabrik integriert werden, um die Energieeffizienz zu steigern und die Kohlendioxidemissionen zu senken. Sie könnte auch auf nahe gelegene Industriezweige wie Krankenhäuser, Keramikbetriebe, Reisproduzenten und einen Rinderschlachthof übertragen werden.

"Ich denke, das EMB3Rs-Tool kann verschiedene Akteure dazu bringen, gemeinsam über neue Lösungen nachzudenken", sagt Rocha. "Es könnte auch für die künftige Industrie wichtig sein - wenn eine Fabrik gebaut wird, könnte das Tool Informationen über nahe gelegene Energiequellen liefern, die Megawatt an Wärme liefern könnten."

Ana Cardoso, Projektmanagerin bei der portugiesischen Energieagentur ADENE, möchte diesen Energiefluss vom Anbieter zum Nutzer in Portugal fördern. ADENE hat über das portugiesische Energiezertifizierungssystem für Gebäude und das intensive Energieverbrauchsmanagementsystem für die Industrie Zugang zu umfangreichen Informationen und ist EMB3R als "Superuser" beigetreten, um bei der Identifizierung von Clustern von Energiequellen und -senken im ganzen Land zu helfen.

Wie Cardoso betont, wird die EMB3Rs-Plattform auf die Industrieregion Aveiro angewandt, wobei die Daten genutzt werden, um überschüssige Energie mit potenziellen Nutzern auf dieser Makroebene zusammenzubringen. Wenn sich der Erfolg einstellt, könnten Informationen aus anderen Regionen in EMB3Rs geladen werden, um Energiebedarf und -überschüsse auch in anderen Regionen zu verknüpfen.

"Die von uns ermittelten Synergien werden Lösungen für die Energieeffizienz aufzeigen und Aufschluss darüber geben, wie der Wärmeüberschuss in der Industrie reduziert werden kann", sagt sie. "Das ist wichtig - das Klima in Portugal ist nicht kalt, aber Energiearmut ist im Winter ein Problem - vielleicht kann EMB3R helfen, dies zu minimieren.

Voller Versprechen

EMB3Rs-Koordinatorin Mafalda da Silva vom Institut für Wissenschaft und Innovation in Maschinenbau und Industrietechnik (INEGI) an der Universität Porto ist mit dem Projektfortschritt zufrieden und freut sich über die vielen Partner, die bereit sind, sich zu beteiligen. Wenn das Projekt Anfang 2023 endet, hofft sie, dass alle Partner praktikable technische Optionen für die Nutzung von Abwärme haben werden, die sogar auf andere Regionen innerhalb und außerhalb Portugals übertragen werden könnten.

"Dank der Analyse mit ADENE konnte das Tool auch Regionen ausfindig machen, die über keine [Energie-]Daten verfügen und nicht wussten, dass sie solche Ressourcen nutzen können", sagt sie.

Mit Blick auf die Zukunft hofft da Silva, dass EMB3Rs als Bildungsressource genutzt wird, und hebt außerdem hervor, dass die Plattform als Open-Source-Tool eingerichtet wurde, das jeder nutzen kann. "Die Idee ist, dass die Nutzer den Code der Plattform anpassen und ihre eigene Version des Tools erstellen können, die ihren Interessen am besten dient", sagt sie. "Ich hoffe, dass wir auch nach der Veröffentlichung der Plattform eine interessierte Nutzerbasis haben, die sie weiter ausbaut."

Maria João Samúdio und Pedro Rocha vom portugiesischen Cluster für Produktionstechnologien, Produtech, sind zwar nicht an EMB3Rs beteiligt, haben aber an zahlreichen europäischen Projekten mitgewirkt. MANU-SQUARE beispielsweise schafft einen digitalen Marktplatz, um Produktionskapazitäten mit der Nachfrage zu verknüpfen, während PRODUTECH 4 S&C Werkzeuge zur Unterstützung einer nachhaltigen und kreislauforientierten Produktion in einer Reihe von Branchen entwickelt.

Ähnlich wie die Projektpartner von EMB3R schätzen sowohl Samúdio als auch Rocha die Bedeutung der Wiederverwendung industrieller Wärme und glauben, dass die Plattform hier einen echten Mehrwert schaffen kann. "Wir sehen viele Unternehmen, die industrielle Wärme in ihren eigenen Betrieben wiederverwenden, aber EM3ER kann auch zur nachhaltigen Verteilung dieser Wärme im umgebenden Ökosystem beitragen", sagt Rocha.

Wie da Silva wissen auch Samúdio und Rocha, wie wichtig es ist, Projektpartner zu haben, die Zeit und Geld in eine Plattform investieren, damit sie sich über die Pilotphase hinaus weiterentwickelt. Sie gehen davon aus, dass es in Zukunft noch einfacher werden wird, solche Partner zu gewinnen.

Rocha verweist auf das wachsende öffentliche Interesse am Klimawandel sowie auf die Industriepolitik, die Unternehmen dazu anhält, ihre Umweltbilanz zu verbessern. "Auch die Energiekosten steigen, was die Menschen dazu veranlasst hat, mehr über Kreislaufprozesse nachzudenken, einschließlich der Wiederverwendung von Energie und Abwärme", fügt Samúdio hinzu. "Die Unternehmen werden jetzt dazu gedrängt, sich an den Zielen für eine nachhaltige Entwicklung zu orientieren, und ich glaube, dass die Entwicklung in Richtung Nachhaltigkeit jetzt immer einfacher wird.

Autorin: Rebecca Pool