Grüner Boom in der Industrie

Das ökologische Bewusstsein ist auch in der Industrie angekommen. Möglich macht es die Digitalisierung.

Grüne Technologie bedeutet Veränderung, Zukunft und Umweltbewusstsein. Während die Klimakrise als größte Bedrohung unserer Zeit gilt, setzen immer mehr Industriebetriebe auf die Entwicklung optimierter und ressourcenschonender Prozesse. Dabei werden sie von digitalen Werkzeugen unterstützt. Für die breite Öffentlichkeit sind die digitalen Lösungen zwar oft unsichtbar, für die globale Klimakrise sind sie die Lösung.

Aktuell sind in der Industrie immer noch rund 300 Millionen von Elektromotoren angetriebene Systeme im Einsatz, die ineffizient sind und deutlich mehr Elektrizität aufnehmen als nötig. Die Folge: Energie wird verschwendet. Unabhängige Forschungsergebnisse zeigen, dass sich der weltweite Strombedarf durch den Austausch dieser Systeme auf optimierte, hocheffiziente Anlagen um bis zu zehn Prozent senken ließe. Das wiederum würde mehr als 40 Prozent zur Gesamtminderung von Treibhausgasemissionen beisteuern, die zur Erfüllung der im Pariser Klimaabkommen vereinbarten Ziele bis 2040 notwendig ist.

Stillstandzeiten reduzieren, Lebensdauer erhöhen

Das weltweit agierende Engineering-Unternehmen ABB setzt im Kampf gegen den Klimawandel auf den Einsatz hocheffizienter Motoren und Antriebe. Ein Beispiel für die digitalen Werkzeuge hinter den grünen Technologien ist der „ABB Ability Smart Sensor“, der Informationen zu Betriebs- und Zustandsparametern wie Vibration, Temperatur und Überlastung liefert. Die Daten werden mit einer speziell entwickelten, cloudbasierten Software analysiert und dem Anlagenbetreiber in verwertbare Informationen für die Wartungsplanung zur Verfügung gestellt. Durch diese digitale Lösung lassen sich Stillstandzeiten um bis zu 70 Prozent reduzieren, gleichzeitig wird die Lebensdauer der Antriebe um bis zu 30 Prozent verlängert und der Energieverbrauch um bis zu zehn Prozent reduziert. Der „ABB Ability Smart Sensor“ wird direkt am Gehäuse von Niederspannungsmotoren angebracht, mithilfe eines Algorithmus überträgt der smarte Sensor Informationen über den Motorzustand per Smartphone und über das Internet an einen sicheren cloud­basierten Server.

Störungen voraussehen

Zu den digitalen Services von ABB zählt auch das „ABB Ability Condition Monitoring“ für Frequenzumrichter. Remote Condition Monitoring ist ein Service, der Echtzeitinformationen über Antriebsstörungen liefert. Diese Daten werden auf einem cloudbasierten Server gesammelt, sodass sofort Analysen durchgeführt werden können und bessere Einblicke in die Systeme entstehen. Durch die gesammelten Erfahrungswerte können Störungen sowie Probleme beim Betrieb und der Wartungsbedarf vorausgesehen werden. Das Resultat: Bis zu 25 Prozent weniger Serviceeinsätze und enorme Einsparungen.

Smartes Netz

Digitale Möglichkeiten verbessern also den Einsatz von grünen Technologien. Das zeigt auch das „Campus Microgrid“, das 2020 von Siemens auf dem Firmenareal in Wien Floridsdorf in Betrieb genommen wurde. Microgrids sind intelligente Bereichsnetze, die es ermöglichen die ständig steigenden Herausforderungen bei der sicheren und zuverlässigen Bereitstellung elektrischer Energie zu meistern, gleichzeitig Ressourcen zu schonen und CO2 einzusparen. Durch die Fotovoltaik-Anlage wird der CO2-Fußabdruck am Campus verringert, die elektrische Energie wird dabei direkt über Wechselrichter in das Campusnetzwerk eingespeist und dort verbraucht. Der Stromspeicher hilft, die elektrische Energie der Fotovoltaik­anlage zu speichern und Stromspitzen zu optimieren. An dem Standort gibt es verschiedene Ladelösungen für Elektrofahrzeuge sowie einen 50 kW Power Charger. Dieser wird direkt vom Microgrid gesteuert und optimiert, ein Netzwerkausbau ist nicht nötig.

Der Microgrid Controller ist das „Herzstück“. Er bindet alle Funktionen ein und optimiert die Stromversorgung am Gelände. Dafür werden Daten von den einzelnen Komponenten, dem Netzübergabepunkt und den Erzeugungseinheiten gemessen und übermittelt – insgesamt rund 1000 Messwerte von 34 Devices alle 15 Minuten. Zusätzlich werden unter anderem die Wettervorhersage sowie das erwartete Ladeverhalten berücksichtigt.

Die übergeordnete Optimierung, Visualisierung und Bedienung werden in Zukunft vom auf dem Internet of Things (IoT) basierten Cloud-System DEOP realisiert. Eine Vielzahl der Messdaten und Einflussparameter werden im Visitor & Advanced Service Center in der Siemens City visualisiert. Im „Campus Microgrid“ ist auch das Gebäudeautomationssystem Desigo eingebunden, das bei Lastspitzen die Wärmebereitstellung im Hauptgebäude anpasst, um den Leistungsbezug des Objekts zu optimieren. Das Desigo System besteht aus Gebäudemanagement-Software, Raumautomation und Automationssteuerung sowie Feldgeräten.

Nutzung von „grünem“ Wasserstoff

Grüne Technologie in der Industrie ist wichtig, denn eine deutliche Senkung der CO2-Emissionen ist nur möglich, wenn parallel ein Wandel der Technologien vorangetrieben wird. Im Voestalpine-Konzern forscht man an sogenannten „Breakthrough-Technologies“ für die Stahlproduktion, um Kohle als Energieträger durch Wasserstoff zu ersetzen und damit CO2-neutral produzieren zu können. Zu den wichtigsten Forschungsprojekten zählen das EU-Leuchtturmprojekt „H2Future“, eine Wasserstoffpilotanlage zur Herstellung und Nutzung von „grünem“ Wasserstoff im großindustriellen Maßstab am Werksgelände der Voestalpine in Linz.  Ein weiteres Forschungsprojekt sind Versuchsanlagen zur CO2-neutralen Stahlerzeugung durch Direktreduktion von Erzen mittels Wasserstoff am Standort Donawitz in der Steiermark. Darüber hinaus wird an Möglichkeiten geforscht, CO2 mittels Wasserstoff in verwertbare Rohstoffe umzuwandeln. Grundvoraussetzung für die Dekarbonisierung der Stahlproduktion ist die Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbarer Energie in ausreichender Menge und zu leistbaren Preisen.