05. September 2017

Drei Praxisbeispiele für den Einsatz von Gas in der Industrie

Für BASF ist Gas Energielieferant und gleichzeitig Rohstoff, in Franken profitieren Schulen künftig von der Abwärme einer Papierfabrik und in Berlin entsteht dank Erdgas königliches Porzellan.


Energieträger und Rohstoff zugleich – Gas in der Chemischen Industrie

Bei BASF spielt Gas eine Doppelrolle: In der Ammoniakherstellung ist es als Energielieferant und Rohstoff gleichermaßen unverzichtbar.

Seit 1913 wird bei BASF Ammoniak industriell hergestellt - damals eine Pionierleistung, wurde doch das neuartige Verfahren der Chemiker Fritz Haber und Carl Bosch erstmalig aus dem Labor geholt und auf eine Großanlage übertragen. Heute entstehen im Werk in Ludwigshafen am Rhein jeden Tag etwa 2.500 Tonnen Ammoniak - ohne Erdgas unvorstellbar.

Dabei ist Erdgas doppelt wichtig: Einerseits dient es als Ausgangsstoff. In einem komplexen Verfahren wird aus dem Gas zunächst Wasserstoff gewonnen, der dann im weiteren Prozessverlauf mit Stickstoff aus der Luft zu Ammoniak reagiert. Andererseits erfordert der gesamte Prozess der Ammoniaksynthese sehr hohe Temperaturen, und diese erzeugt man bei BASF mit Hilfe des Energieträgers Erdgas. Nach den ebenfalls gasbetriebenen Kraftwerken des großen Verbundstandortes ist die Ammoniakproduktion der zweitgrößte Gasverbraucher.

Etwa drei Viertel des weltweit erzeugten Ammoniaks gehen in die Düngemittelproduktion. So trägt das eingesetzte Gas mittelbar zu Wachstum und Gedeihen von Nutzpflanzen bei. Aus deren Abfällen wird in Zukunft in zunehmendem Maße Biogas erzeugt werden, so dass ein stofflicher Kreislauf entsteht: vom Gas zum Dünger – und vom Pflanzenabfall wieder zum Gas.

Trocknung und Wärme – Energie aus Gas doppelt genutzt
Was hat eine Fabrik mit einem Klassenzimmer zu tun? Im fränkischen Miltenberg eine ganze Menge: Dort wird ab dem kommenden Herbst eine Schule indirekt mit Abwärme einer Papierfabrik beheizt. Der Primärenergieträger ist Erdgas. So geht Effizienz in einer Kommune.

Der Name "Fripa" mag vielleicht nicht jedermann geläufig sein. Doch es ist ausgesprochen wahrscheinlich, dass Sie schon einmal ein Produkt dieses Mittelständlers in der Hand hatten. In Miltenberg am Main produziert die Fripa Papierfabrik Albert Friedrich KG, dies der vollständige Name des Unternehmens, seit fast siebzig Jahren Hygienepapiere wie Toilettenpapiere, Küchentücher, Einmalhandtücher und Servietten, Taschen- und Kosmetiktücher und Medizinalrollen.

Die Papierherstellung erfordert verhältnismäßig viel Energie. Seit Jahren setzt man in Miltenberg auf Energieeffizienz und Ressourcenschonung: 2009 wurde eine hochmoderne Kraft-Wärme-Kopplungsanlage in Betrieb genommen. Kernstück der Anlage ist eine mit Erdgas betriebene Gasturbine. Sie produziert 2/3 des Strombedarfes der Papierfabrik. Das Abgas wird in einen Dampferzeuger geleitet, der den für die Papiertrocknung erforderlichen Dampf herstellt. Die Energiezentrale hat einen Wirkungsgrad von etwa 80 Prozent. Sie senkt nicht nur die Energiekosten des Unternehmens: Das Kraftwerk reduziert gleichzeitig den Ausstoß von CO2 um 17.000 t pro Jahr. In Miltenberg geht man hinsichtlich der Effizienz noch einen großen Schritt weiter: Ebenfalls mit Erdgas wird bis zu 500° C heiße Luft erzeugt, um die Papierbahnen zu trocknen. Am Ende dieses Prozesses ist der Luftstrom immer noch warm genug, um die Produktionshallen zu heizen. Und selbst danach ist noch Wärmeenergie übrig, die viel zu schade wäre, um sie einfach in die Umgebung abzulassen. So kam es zu einer Partnerschaft mit dem Landkreis: Künftig werden nahe gelegene Schulen indirekt mit der Abwärme aus der Papiertrocknung beheizt. Den Anfang macht ab dem kommenden Herbst das örtliche Gymnasium; eine Real- und eine Förderschule werden folgen.

Weißes Gold aus der Hauptstadt: Erdgas macht´s möglich

Seit 1763 entstehen in der Königlichen Porzellan-Manufaktur Berlin Edles Geschirr und feinste Dekorationsobjekte - bis zum heutigen Tag in reiner Handarbeit. Seit Ende der 1980er Jahre liefert Erdgas die nötige Hitze.

So meisterlich die Manufakturisten und Porzellanmaler in dem Berliner Traditionsunternehmen ihr schwieriges Handwerk auch beherrschen, ohne gewaltige Hitze wäre alles vergebens. Erst durch mehrere Brennvorgänge entsteht das weiße Gold. Bis zu 1.400 Grad Celsius betragen die Brenntemperaturen in den Öfen in Berlin-Tiergarten. Ungefähr 22 Stunden dauert es, bis aus dem Rohling Porzellan gebrannt ist. Dabei werden die Öfen behutsam auf die volle Temperatur aufgeheizt und am Ende des Vorgangs ebenso sanft wieder heruntergefahren. Das senkt nicht nur die Ausschussquote, sondern steigert die Energieeffizienz beträchtlich. Erdgas ist für die präzise Regulierung und die extremen Temperaturen ein idealer Energieträger. Für die Porzellan-Manufaktur ist Gas vergleichbar mit einem Rohstoff, einem unabdingbaren Betriebsmittel. Hinzu kommt die hohe Versorgungssicherheit mit Erdgas, denn die KPM muss sich darauf verlassen können, dass die Brennöfen jederzeit betriebsbereit sind.

Ein weiterer Vorteil: Erdgas verbrennt extrem sauber. So entstehen in den Öfen keine Brennrückstände, die das Porzellan verunreinigen könnten. "Beste Qualität und möglichst CO2-arme Produktion sind unsere Ansprüche", so Fertigungsleiter Dr. Carsten Glitzky.

Deshalb liefert KPM jetzt die Abwärme von vier Brennöfen in das Fernwärmesystem Berlins. Das Traditionsunternehmen möchte durch die Weiterverteilung von Restwärme aus der Porzellanproduktion die eigene Herstellung noch effizienter gestalten und zukunftsweisende Wege einschlagen.

Bislang wurde die Abwärme, die bei der Produktion entsteht, nach einer Filterung über einen Schornstein ungenutzt in die Umwelt abgegeben. In Zukunft wird das überschüssige Wärmepotenzial nutzbar gemacht. Die Brennöfen sind mit einer Wärme-Rückgewinnungsanlage gekoppelt. Immer, wenn Porzellan produziert wird, erhitzen sie dabei heißes Wasser auf rund 110 Grad Celsius. Das Heizwasser fließt an den Wärme-Übertrager der Hausübergabestation und dann als CO2-freie Wärme ins Berliner Fernwärmesystem. „Drei Porzellan-Currywurstschalen sorgen ab jetzt für eine CO2-freie heiße Dusche in Berlin“, sagt Jörg Woltmann, Alleingesellschafter der KPM.

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