Dekarbonisierung der Kälteerzeugung – Speicherung von Energie und Umwandlung in grünen Dampf

Status Quo und Herausforderung:

Mit der Kälteerzeugungsanlage im Chemiepark Leverkusen (Geb. D09) wird von der Currenta Group 31-bar-Dampf erzeugt. Hierzu wird ein Kälteaggregat bzw. eine Dampfturbine eingesetzt, die einen Prozessgasverdichter antreibt, der ein -20°C-Kälte-Niveau herstellt.
Dieser Dampf wird aktuell noch aus fossilem Brennstoff erzeugt. Um die Kälteerzeugungsanlage auf grüne Kälte umzustellen, muss entweder die Antriebstechnologie oder die Energie-Quelle nachhaltig verändert werden.

Ziel des Projekts:

Das Ziel ist, die Kälteerzeugungsanlage mit ihrer Grundlast auf grüne Energie umzustellen. Eine denkbare mögliche Lösung ist hierbei, dass grüner Strom zukünftig über ein „Power-to-Heat“ Verfahren in 31 bar Dampf umgewandelt wird. Dies hätte zum Vorteil, dass die am Standort vorhandenen Aggregate nicht verändert werden müssen. Um das Projekt wirtschaftlich betreiben zu können, muss man den grünen Strom entweder zum Teil selbst herstellen und/oder zum großen Teil auf dem freien Markt einkaufen. Da die Strompreise stark schwanken, macht es aus wirtschaftlicher Sicht Sinn, zusätzlich zum Power-to-Heat-Ansatz noch einen geeigneten Energiespeicher in das Konzept zu integrieren. Dieser könnte z.B. über Batterietechnik oder ein Green Heat Module (Thermal Storage) realisiert werden.

Bevor konkrete anlagenseitige Maßnahmen gestartet werden, soll im Rahmen des Projekts eine Simulation möglicher Lösungsoptionen angestrebt werden. Die Simulation soll dabei folgende Aspekte betrachten:

• Welche Möglichkeiten zur „Nutzung“ des erzeugten grünen Dampfes gibt es?
  • Nur Antrieb der Kältemaschinen oder Alternativen?
  • Optionen für die Verwendung zur Rückverstromung in anderen Dampfturbinen (Entnahme, Kondensation, Gegendruck)?
  • Kopplung mit Fernwärmelieferung?
• Welche Dampferzeuger aus dem Chempark sollen in der Simulation neben dem Green Heat Module, Batteriespeicher und Elektrodenkessel berücksichtigt werden?
  • Gaskessel?
  • Gas-und-Dampf (GuD)-Anlage(n)?
• Welcher Strominput sollte dabei berücksichtigt werden?
  • Spotmarkt (EPEX Spot Day-Ahead)
  • Eigene EE-Erzeuger (PV, Wind)?
  • Grünstrom-PPAs von PV- oder Windparks?
• Welche Szenarien für die Stromnebenkosten sollen betrachtet werden (u.a. Netzentgelte)?
• Wie viele GHM-Konfigurationen sollen betrachtet werden (eine Variante für den „Vollausbau“ oder zusätzlich eine kleine Demo-Variante)?
• Welche KPIs sollen aus der Simulation ermittelt werden?