Deutsche Speichertechnik hilft Stahlgigant beim CO₂-Sparen
Tata Steel nutzt deutsche Wärmespeicher von Kraftblock. Das System spart Erdgas, nutzt Abwärme aus dem Sinterwerk und senkt CO₂-Emissionen deutlich.
Stahlwerk von Tata Steel im indischen Jamshedpur: Hier nutzt der Konzern erstmals einen thermischen Energiespeicher des deutschen Unternehmens Kraftblock, um Abwärme aus der Produktion zu speichern und später wieder als Prozesswärme einzusetzen.
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Die Stahlproduktion gehört zu den energieintensivsten Industrien weltweit. Hohe Temperaturen, kontinuierliche Prozesse und große Materialmengen treiben den Energiebedarf nach oben. Gleichzeitig wächst der Druck, Emissionen zu senken. Ein Projekt im indischen Stahlwerk Jamshedpur zeigt, wie technische Lösungen aus Deutschland dabei helfen können.
Der Stahlkonzern Tata Steel hat dort ein thermisches Energiespeichersystem des Unternehmens Kraftblock in Betrieb genommen. Das System speichert Abwärme aus dem Produktionsprozess und stellt sie später wieder als Prozesswärme bereit. Insgesamt kann der Speicher bis zu 20 MWh Wärmeenergie aufnehmen. Laut Betreiber sollen dadurch jährlich etwa 110 GWh Erdgas eingespart und rund 22.000 t CO₂ vermieden werden.
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Abwärme aus der Sinteranlage wird zum Energieträger
Der neue Wärmespeicher greift auf eine Energiequelle zurück, die in vielen Industrieanlagen bislang ungenutzt bleibt: Abwärme. Im Stahlwerk entsteht sie etwa beim Sinterprozess. Dabei werden feine Eisenerzpartikel zu festen Agglomeraten gebrannt, die anschließend im Hochofen weiterverarbeitet werden.
In Jamshedpur wird die Abwärme aus dem Kühlbereich der Sinteranlage entnommen und in zwei Speichereinheiten eingespeist. Diese können Temperaturen von bis zu 500 °C aufnehmen. Die maximale Ladeleistung beträgt 1,5 MW, beim Entladen sind bis zu 1,8 MW möglich. Mehrmals täglich werden die Speicher geladen und wieder entladen, sodass sie kontinuierlich in den Produktionsprozess eingebunden sind.
Die gespeicherte Wärme wird später wieder in das Sinterwerk eingespeist. Damit ersetzt sie fossile Brennstoffe, die sonst zur Prozesswärmeerzeugung eingesetzt würden.
Subodh Pandey, VP Technology, R&D bei Tata Steel, beschreibt den Ansatz so: „Bei Tata Steel verpflichten wir uns zur Dekarbonisierung der Stahlproduktion. Das thermische Speichersystem von Kraftblock bei unserem Sinterwerk in Jamshedpur zeigt wie alternative Energielösungen Abwärme von einem der energieintensivsten Schritte in der Produktion sammeln und wiederbenutzen kann. Abwärme zu nutzen ermöglicht es uns, signifikante Mengen an fossilen Energieträgern und deren Emissionen zu reduzieren, während der Prozess effizienter ist. Dieses Projekt ist ein großer Schritt zu einer grüneren, energie- und kosteneffizienten Stahlindustrie.“
Industrielle Prozesswärme bleibt ein Klimaproblem
Die Dekarbonisierung der Industrie konzentrierte sich lange vor allem auf Strom. Prozesswärme geriet dagegen erst spät in den Fokus. Dabei ist sie zentral: Rund 50 % des weltweiten Endenergiebedarfs entfallen auf Wärme. Viele industrielle Prozesse benötigen Temperaturen von mehreren hundert bis über tausend Grad.
Gerade diese hohen Temperaturen lassen sich bislang nur schwer ohne fossile Brennstoffe erzeugen. In Branchen wie Stahl, Zement oder Chemie stammen große Teile der Prozesswärme weiterhin aus Gas oder Kohle. Laut Analysen entfallen etwa 24 % der energiebedingten Treibhausgasemissionen weltweit auf industrielle Prozesse. Technologien wie thermische Energiespeicher sollen helfen, diese Lücke zu schließen. Sie speichern Energie in Form von Wärme – etwa in keramischen Materialien oder speziellen Feststoffen – und geben sie bei Bedarf wieder ab.
Wie thermische Energiespeicher funktionieren
Das Prinzip unterscheidet sich deutlich von Batterien. Während Batterien Energie elektrochemisch speichern, nutzen Wärmespeicher meist sogenannte sensible Wärme. Dabei wird ein Material aufgeheizt und in einem gut isolierten Behälter gespeichert.
Beim Kraftblock-System kommt ein spezielles, nachhaltiges Speichermaterial zum Einsatz. Es kann Temperaturen von bis zu 1300 °C aufnehmen. Damit eignet sich die Technologie auch für industrielle Hochtemperaturprozesse.
Der Ablauf ist vergleichsweise einfach:
- Energie aufnehmen: Abwärme oder Strom erhitzt das Speichermaterial.
- Energie speichern: Die Wärme bleibt im isolierten Speicher erhalten.
- Energie abgeben: Kalte Luft strömt durch den Speicher, erhitzt sich und liefert Prozesswärme.
Der Vorteil: Wärme lässt sich oft deutlich günstiger speichern als elektrische Energie. Außerdem können große Energiemengen über längere Zeiträume vorgehalten werden.
Flexibler Baustein für die Energiewende
Thermische Speicher spielen nicht nur innerhalb einzelner Fabriken eine Rolle. Sie können auch helfen, das Stromsystem flexibler zu machen.
Mit zunehmendem Anteil von Wind- und Solarenergie entstehen häufiger Situationen mit Stromüberschuss. In solchen Phasen fallen die Preise an Strombörsen teilweise stark oder werden sogar negativ. Wärmespeicher können diesen günstigen Strom aufnehmen und später als Prozesswärme bereitstellen.
Dadurch ergeben sich mehrere Vorteile:
- Industrieunternehmen können günstige Strompreise nutzen.
- Stromnetze werden entlastet, weil Überschüsse lokal gespeichert werden.
- fossile Brennstoffe werden ersetzt.
Kurz gesagt: Wärmespeicher könnten sowohl Industriewärme dekarbonisieren als auch das Stromnetz stabilisieren, indem sie Energie zeitlich verschieben.
Viele Einsatzmöglichkeiten in der Stahlindustrie
Die Stahlproduktion bietet mehrere Ansatzpunkte für Wärmerückgewinnung. Neben Sinteranlagen entstehen auch in Kokereien, Hochöfen oder beim Abfackeln von Gasen große Mengen Abwärme.
Martin Schichtel, CEO und Mitgründer von Kraftblock, sieht deshalb ein großes Potenzial: „Das Projekt bei Tata Steel zeigt, welches Potenzial Wärmerückgewinnung und -speicherung in der Stahlindustrie bietet. Es gibt zahlreiche Einsatzmöglichkeiten in der Stahlherstellung, vom Koksofen bis hin zu Fackelgasen. Mit Kraftblock treiben wir die Transformation der Stahlindustrie hin zu mehr Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit weiter voran.“
Neben der Stahlbranche können solche Speicher auch in anderen Industrien eingesetzt werden. Dazu zählen etwa Glas- und Keramikproduktion, Chemieanlagen oder Lebensmittelbetriebe mit hohem Wärmebedarf.
Weitere Industrieprojekte bereits geplant
Das Projekt in Indien ist nicht das einzige Vorhaben dieser Art. Kraftblock arbeitet derzeit an mehreren großen Anlagen weltweit. Besonders im Fokus stehen Industrien mit hohen Prozesswärmetemperaturen.
Aktuell entsteht beispielsweise ein Großspeicher in einem Werk von PepsiCo. Dort soll das System Erdgas als Wärmequelle ersetzen. Solche Projekte zeigen, dass thermische Speicher zunehmend in industriellen Anwendungen eingesetzt werden.
Der Trend passt zur allgemeinen Entwicklung der Energiewende: Während Strom zunehmend erneuerbar erzeugt wird, rückt nun auch die Dekarbonisierung der Prozesswärme stärker in den Mittelpunkt.
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