Sonnenkraft-Revolution:Dekarbonisierung industrieller Wärme für eine grünere Zukunft

Autor: Frederick Michna, MIG Capital AG

Während die Welt sich dem Ziel der Netto-Null-Emissionen nähert, sollte der Blick auf einen weniger beachteten Verursacher gerichtet werden, der über ein Fünftel der globalen Treibhausgasemissionen ausmacht: die industrielle Prozesswärme.

Unter den verschiedenen innovativen Technologien bieten solarthermische Lösungen eine vielversprechende Strategie zur großflächigen Dekarbonisierung von Industrien in sonnenreichen Gebieten.

Unsichtbarer Verursacher: Wie industrielle Wärme die Umwelt belastet

Industrielle Wärme ist ein wichtiger Bestandteil des globalen Energiesystems und treibt wesentliche Prozesse in Sektoren wie der Produktion, Chemie und Lebensmittelverarbeitung an. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) entfallen etwa zwei Drittel des industriellen Energiebedarfs und fast ein Viertel des weltweiten Energieverbrauchs auf die Erzeugung von Prozesswärme.

Der Großteil dieser Wärme wird durch fossile Brennstoffe erzeugt, was erheblich zur Emission von Treibhausgasen beiträgt. Prozesswärme ist für 22 % der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich, dennoch bleiben die Anstrengungen und Mittel zur Bekämpfung dieses Problems unzureichend. Bislang sind nur etwa 12 % der industriellen Prozesswärme dekarbonisiert, verglichen mit etwa 30 % bei der Stromerzeugung.

Die Herausforderung vom „Braun“ zum „Grün“
Die Dekarbonisierung industrieller Prozesswärme gilt als schwierig, da fossile Brennstoffe tief in den bestehenden Betrieb integriert sind. Diese Systeme sind oft unverzichtbar und müssen zuverlässig, kostengünstig und in präzisen Temperaturbereichen Wärme liefern. Glücklicherweise entstehen neue und saubere Technologien, die tragfähige Alternativen zu herkömmlichen Methoden bieten.

Ohne Allheilmittel: Verschiedene Ansätze zur Dekarbonisierung
Es gibt mehrere Ansätze, um industrielle Wärme zu dekarbonisieren, zum Beispiel:

• Elektrifizierung: Durch die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen wie Solar-, Wasser- oder Windenergie kann die Emission von Treibhausgasen erheblich reduziert werden. Hierbei kommen Technologien wie elektrische Boiler, Wärmepumpen oder direkte Elektrifizierung (z. B. elektrische Bögen, Induktion, Infrarot) zum Einsatz.
• Biomasse und Biogas: Diese erneuerbaren organischen Materialien können fossile Brennstoffe ersetzen. Bei ihrer Verbrennung wird zwar CO2 freigesetzt, aber dieses ist Teil eines natürlichen Kreislaufs und trägt nicht zur Erhöhung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre bei.
• Wasserstoff: Grüner Wasserstoff, der durch Elektrolyse unter Verwendung erneuerbarer Energien erzeugt wird, dient als sauberer Brennstoff für industrielle Prozesse. Bei seiner Verbrennung entsteht lediglich Wasser.
• Solarthermie: Die Nutzung von Sonnenenergie zur Wärmeerzeugung ist eine äußerst effektive und nachhaltige Methode. Solarthermische Systeme wandeln Sonnenlicht in Wärmeenergie um, die direkt in industriellen Prozessen verwendet werden kann.
• Geothermie: Die direkte Nutzung der natürlichen geothermischen Ressourcen der Erde bietet eine konsistente und nachhaltige Wärmequelle. Geothermie kann durch Technologien wie geothermische Wärmepumpen oder Direktnutzungssysteme erschlossen werden.

Neben diesen Methoden zur Wärmeerzeugung gibt es zunehmend Innovationen im Bereich der thermischen Energiespeicherung sowie der Rückgewinnung von Abwärme und der Verbesserung der Energieeffizienz.

Individuelle Lösungen
Natürlich gibt es keine Einheitslösung, da die Auswahl des optimalen Wärmesystems von Faktoren wie dem Maßstab, dem erforderlichen Temperaturbereich, der bestehenden Infrastruktur, der verfügbaren Fläche und den lokalen regulatorischen Anforderungen abhängt. Daher wird es in einer dekarbonisierten Zukunft eine Koexistenz verschiedener Technologien geben.

Es wird zunehmend argumentiert, dass die Elektrifizierung die primäre Strategie zur Dekarbonisierung industrieller Wärme sein sollte. In vielen Fällen ist dieser Ansatz jedoch entweder unerschwinglich teuer oder, schlimmer noch, ineffektiv bei der Reduzierung von CO2-Emissionen. Ein Hauptproblem besteht darin, dass der derzeitige Energiemix nicht vollständig CO2-frei ist. In Spanien zum Beispiel ist zwar 53 % des Stromnetzes erneuerbar, dennoch werden 178 Gramm CO2 pro gelieferte kWh ausgestoßen. Berücksichtigt man die Effizienzverluste bei der Umwandlung von Strom in Wärme, könnten die resultierenden CO2-Emissionen sogar höher sein als bei der direkten Verbrennung fossiler Brennstoffe. Darüber hinaus bleiben die Netzgebühren ein Faktor, selbst wenn der Strom kostenlos wäre.

Hitze ohne Fossilenergie: Alternativen im Fokus
Auch wenn wir sicherlich einige spannende Innovatoren übersehen haben, hier eine Übersicht über einige Unternehmen, die derzeit daran arbeiten, industrielle Prozesswärme sauberer und/oder kosteneffizienter zu gestalten (lassen Sie es uns wissen, wenn Sie jemanden kennen, der in dieser Übersicht stehen sollte!)

Warum GlassPoint herausragt
Unter den zahlreichen innovativen Ideen und Technologien haben wir kürzlich in GlassPoint investiert, einem führenden Unternehmen im Bereich solarthermischer Industrieprozesswärme. GlassPoint zeichnet sich durch sein einzigartiges, bewährtes und stark patentgeschütztes „Enclosed Trough“-Design aus, das die Spiegel in gewächshausähnlichen Strukturen vor Wind, Staub und Schmutz schützt. Neben anderen fortschrittlichen technologischen Merkmalen bietet dieses einzigartige Design zahlreiche Vorteile im Vergleich zu anderen Lösungen (einschließlich anderer Technologien für konzentrierte Solarenergie):

• 24/7 Dekarbonisierung: In Kombination mit GlassPoints Energiespeicher aus geschmolzenem Salz kann das Werk Tag und Nacht saubere Wärme liefern.
• Niedrige Baukosten: Die Gewächshausstrukturen ermöglichen dichtere, leichtere Spiegelanordnungen, was die Materialkosten im Vergleich zu alternativen Lösungen erheblich reduziert.
• Niedrige Betriebskosten: Der Betrieb der GlassPoint-Anlagen ist weitgehend automatisiert. Zum Beispiel sind die Reinigungskosten 90 % niedriger als bei offenen Trog-Lösungen.
• Gesamtkosten der Wärme: GlassPoint-Anlagen können Solar-Dampf zu den niedrigsten Kosten liefern – in vielen Ländern sogar günstiger als Systeme auf Basis fossiler Brennstoffe.
• Integration in bestehende Systeme: Die Anlagen von GlassPoint können in bestehende Industrieprozesse integriert werden.
• Zuverlässigkeit und Langlebigkeit: Die robusten Schutzstrukturen stellen sicher, dass die Anlagen über 25 Jahre und länger betrieben werden können.
• Relativ geringer Flächenbedarf: Dank der hohen thermischen Effizienz und Dichte benötigt GlassPoint ein Drittel der Fläche, die ein PV + Boiler-System mit derselben Leistung erfordern würde.

Globale Reichweite und Potenzial
Während die Anlagen von GlassPoint verfügbare Flächen und optimale Leistung in sonnigen Regionen benötigen, gibt es viele Gegenden weltweit, die diese Kriterien erfüllen, wie der Nahe Osten, der Südwesten der USA, Australien, Südafrika und Teile Südamerikas. Tatsächlich hat das GlassPoint-Team bereits erfolgreich Anlagen mit über 300 MW thermischer Kapazität in Oman und Kalifornien entwickelt und in Betrieb genommen. In Zukunft, mit steigenden CO2-Steuern, wird die Anzahl geeigneter Standorte weiter zunehmen – bis 2040 könnten sogar Südeuropa und Zentraleuropa dazu zählen.

Ein Game-Changer in der Solarthermie
Unter vielen anderen Projekten steht GlassPoint kurz davor, gemeinsam mit Ma’aden in Saudi-Arabien das weltweit größte solarthermische Kraftwerk zu entwerfen und zu bauen. Nach Fertigstellung wird dieses Werk bis zu 600.000 Tonnen CO2 pro Jahr einsparen. Um diese Menge in einen Kontext zu setzen, hier einige Beispiele:

Solarthermische Industrie-Wärme = VC-Fall?
Falls Sie bis hierhin gelesen haben, fragen Sie sich vielleicht: Warum investiert eine deutsche Risikokapitalgesellschaft in ein Unternehmen, das sich auf Projekte in abgelegenen Regionen konzentriert, die erhebliche Kapitalinvestitionen und große Flächen erfordern?

Die Antwort ist einfach: Wir investieren in die innovative Technologie selbst, nicht in die physischen Anlagen. GlassPoint betreibt ein schlankes „Steam-as-a-Service“-Geschäftsmodell, das mehrere Parteien zusammenbringt: EPCs, die die Anlagen bauen, industrielle Kunden, die langfristige Verträge zum Kauf von dekarbonisiertem Dampf abschließen, und Projektfinanzierungsinvestoren, die die Anlagen finanzieren und besitzen.

Als Risikokapitalgeber stoßen wir selten auf Chancen von der Größenordnung von GlassPoints Projekt mit Ma’aden. Während viele Unternehmen Potenzial zeigen, verfügen nur wenige über die Technologie, die notwendig ist, um in großem Maßstab zu liefern. Wir sind stolz darauf, in GlassPoint investiert zu haben, ein Unternehmen, das bereit ist, einen bedeutenden Beitrag zu leisten und den Übergang zu einer nachhaltigeren Zukunft voranzutreiben.

Wenn Sie an einer Technologie arbeiten, die das Potenzial hat, die Welt zu verbessern, und Sie nach Partnern für Ihr Vorhaben suchen, schreiben Sie uns!