Die Mission Emissionen: Prognostizieren, Erkennen, Verhindern
Mit den zunehmenden globalen Auswirkungen des Klimwandels steigen weltweit die Dringlichkeit und die Nachfrage nach der Reduzierung von Emissionen. Jede Nachhaltigkeitsstrategie, von der CO2-Abscheidung über die Nutzung saubererer Energiequellen und umweltfreundlicherer Kraftstoffe bis hin zur Verbesserung der Energieeffizienz, ist direkt oder indirekt mit dem Emissionsmanagement verbunden.
Die Freisetzung von kontrollierten und unkontrollierten Emissionen, von Treibhausgasen bis hin zu giftigen Leckagen, ist seit Jahrzehnten eine permanente Herausforderung. Da die industrielle Fertigung sowie die Energieerzeugung fast 50 % der weltweiten Treibhausgasemissionen ausmachen, stehen die Verantwortlichen für Nachhaltigkeit (Chief Sustainability Officers, CSOs) dieser Sektoren unter erheblichem Druck, Änderungen vorzunehmen, die sich nachweislich auf die Emissionen auswirken.
Die CSOs wenden sich gemeinsam mit ihren Kollegen und Kolleginnen in den operativen und Engineering-Bereichen Automatisierungstechnologien, Software und Analysen zu, um nachweisbare, kurzfristige Erfolge zu erzielen, die dazu beitragen, unternehmensweite Programme zur Erfüllung ihrer Nachhaltigkeitsziele voranzutreiben. Während Unternehmen in neue, sauberere Energiealternativen investieren, sind sie auch angehalten, nach Wegen zu suchen, die Emissionen kurz-, mittel- und langfristig zu reduzieren. Konkret geht es um aktuell verfügbare Emissionsmanagement-Technologien für: die Vermeidung von Leckagen von vornherein, die Erzeugung von weniger Emissionen durch Verwendung von Quellen mit geringerer Kohlenstoffintensität und Prozesse mit effizienterer Verbrennung und geringeren Emissionen.
Unternehmen wechseln zu weniger CO2-intensiven Brennstoffen wie Erdgas und Wasserstoff und setzen erneuerbare Energien aus Wind, Sonne, Wasserkraft, Geothermie und grünen Brennstoffquellen ein. Diese Umstellungen werden große Investitionen und Jahrzehnte in Anspruch nehmen, sind jedoch notwendige Schritte, um wirklich sinnvolle Auswirkungen auf die Reduzierung von Emissionen zu erzielen.
Steigende Bevölkerungszahlen und höhere Erwartungen an den Lebensstandard haben die Produktions- und Energieerzeugungssektoren unter Druck gesetzt, was zu erhöhten Emissionen führt. Die Fortschritte in der Fertigung seit der industriellen Revolution haben zu einer erhöhten Produktion fossiler Brennstoffe, zur verstärkten Nutzung von Verbrennungsmotoren und zu einer größeren Nachfrage nach Komfortmerkmalen wie Klimatisierung und Materialien wie Textilien sowie zu mehr Abfall geführt.
Der gleiche Innovationsgeist, der diese technologischen Fortschritte vorantrieb, kann nun zu nachhaltigeren Lösungen führen. Sehen wir uns die Möglichkeiten und Technologien zur Reduzierung von Emissionen an, die heute für den Umgang mit Emissionen verfügbar sind.
Leckagen flüchtiger Emissionen erkennen, identifizieren und verhindern
Eine der schleichendsten Formen von Emissionen wird als „flüchtige“ Emissionen bezeichnet, wenn die Eindämmung toxischer Gase und Flüssigkeiten aufgrund undichter Ventile und Tanks, korrodierter Rohrleitungen oder fehlerhafter mechanischer Verbindungen verlorengeht. An oberster Stelle steht Methan, ein starkes Treibhausgas, das für einen Großteil der globalen Erwärmung verantwortlich ist. Auf der positiven Seite ist die Vermeidung von Methanemissionen eine der schnellsten und kostengünstigsten Möglichkeiten, um Klimaziele zu erreichen. Ohne Vorwarnung und oft mit verzögerter Erkennung sind die größten Quellen von Methan und anderen industriellen flüchtigen Emissionen oft dem Blickfeld verborgen: 60 % stammen von Ventilen, gefolgt von Flanschen und Pumpen, Sicherheitsventilen und Tanks.
Zur Verhinderung dieser Emissionen sind die fortschrittlichen Sicherheits- und Abblaseventile von Emerson so konzipiert, dass sie vor Druckaufbau schützen, der, wenn er nicht ordnungsgemäß geregelt wird, ein Entweichen von Gasen und Flüssigkeiten verursacht. Die neuen Ventiltechnologien versiegeln Leckstellen an Ventilen, Rohrleitungsanschlüssen, mechanischen Dichtungen und anderen Geräten automatisch, um diffuse Emissionen zu reduzieren. Die verbesserten Ventilausführungen von Emerson, einschließlich hocheffizienter Spindeldichtungssysteme, höherer Durchflusskapazitäten und Ventilverpackung für Temperaturschwankungen, erfüllen oder übertreffen selbst die strengsten Emissionsanforderungen. Schließlich trägt die fortschrittliche Überwachung von Sicherheitsventilen, Packungsreibung und Lagertanks dazu bei, flüchtige Emissionen zu verhindern.
Messtechnologien wie Ultraschall- und Wireless-Gasüberwachung in Kombination mit fortschrittlicher Software bieten einen kosteneffizienten Ansatz mit wertvollen Einblicken, der für die Bestimmung von Emissionen entscheidend ist. Denka, ein Kunde von Emerson, verzeichnete eine Reduzierung des Dampfverlustes um 7 %, indem er Schallsensoren verwendete, um Dampfleckagen in der gesamten Anlage zu erfassen.
Verwendung von Quellen mit geringerer Kohlenstoffintensität verringert Emissionen
Unternehmen wechseln zu weniger CO2-intensiven Brennstoffen wie Erdgas und Wasserstoff und setzen erneuerbare Energien aus Wind, Sonne, Wasserkraft, Geothermie und grünen Brennstoffquellen ein. Diese Umstellungen werden große Investitionen und Jahrzehnte in Anspruch nehmen, sind jedoch notwendige Schritte, um wirklich sinnvolle Auswirkungen bei der Emissionsreduzierung zu erzielen.
In Utah arbeitet Emerson zusammen mit Mitsubishi Hitachi Power Systems Americas daran, die Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren, vorausschauende und KI-gesteuerte Wartungsstrategien zu ermöglichen und die operative Entscheidungsfindung im Kraftwerk Intermountain Power Plant zu automatisieren. Turbinen von Mitsubishi werden eine kohlebefeuerte Anlage ersetzen und 30 % grünen Wasserstoff sowie 70 % Erdgas nutzen, um Strom zu erzeugen – und schließlich wird eine Umstellung auf 100 % grünen Wasserstoff erfolgen. Diese Umstellung wird es ermöglichen, mithilfe von Gasturbinen Strom ohne Kohlenstoffausstoß zu erzeugen.
Effizienterer Betrieb von Prozessen für einen geringeren Energieverbrauch und weniger Emissionen
Industrielle Fertigungsbetriebe verbrauchen sehr viel Energie, oft in Form von befeuerten Heizungsprozessen. Brenner, Kessel und Öfen zünden Brennstoff und Sauerstoff, um Wärme für die Materialumwandlung, Dampferzeugung und mehr bereitzustellen. Wie ein schlecht eingestelltes Auto können diese Prozesse nicht nur viel Kraftstoff verbrauchen, sondern auch durch ineffiziente Verbrennung enorme Mengen an Emissionen erzeugen. Heute stehen Automatisierungstechnologien zur Optimierung von Verbrennungsprozessen zur Verfügung – von der Erhöhung der Kesseleffizienz, der Messung von Sauerstoff und Kohlendioxid für einen besseren Kraftstoffverbrauch bis hin zur Optimierung der Rauchgasbehandlung. Alle diese Maßnahmen tragen zur Reduzierung von Emissionen bei.
Investitionen in Technologien gehen mit der Dekarbonisierung einher. Dekarbonisierung bedeutet nicht, dass die Rentabilität beeinträchtigt wird.
Bei Colgate-Palmolive überwachen Pneumatiksensoren und eine integrierte Software den Druckluftstrom in Echtzeit. So können Lecks identifiziert, pneumatische Prozesse optimiert und die Effizienz des Luftstroms von Fertigungslinien verbessert werden. Der Energieverbrauch mehrerer Zahnpasta- und Zahnbürstenverpackungslinien wurde bereits um 15 % gesenkt, und es wird mit weiteren Energieeinsparungen gerechnet, da die Technologie breiter eingeführt wird.
Abscheidung, Speicherung und Umwandlung von Emissionen in nützliche Ressourcen wie Wasserstoff
Während Technologien für das Emissionsmanagement sofortige, skalierbare Möglichkeiten mit beachtlichen Auswirkungen bieten, können Unternehmen für längerfristige Gewinne in Transformationtechnologien, z. B. in die Abscheidung, Verwendung und Speicherung von Kohlenstoff (Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS) investieren.
CCUS verarbeitet Kohlenstoffemissionen an der Ausgangsquelle und sondert sie unter Tage ab. Die Technologie hat das Potenzial, 90 bis 99 % des Kohlenstoffausstoßes einer Industrieanlage zu reduzieren. Zudem wird die Produktion von kohlenstoffarmem Wasserstoff durch Umwandlung von Emissionen in eine alternative Brennstoffquelle beschleunigt.
Nach Informationen der Internationalen Energieagentur ist CCUS die einzige Gruppe von Technologien, die sowohl zur direkten Reduzierung der Emissionen in Schlüsselsektoren als auch zur CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre beiträgt. So können die am schwersten zu verhindernden Emissionen ausgeglichen werden, was ein entscheidender Faktor zum Erreichen der Netto-Null-Emissionsziele ist, die sich immer mehr Regierungen und Unternehmen gesetzt haben.
Beim Al Reyadah-Projekt der Abu Dhabi National Oil Company helfen die Technologien von Emerson der ersten kommerziellen Kohlenstoffabscheidungsanlage im Nahen Osten, 800 000 Tonnen CO2 pro Jahr aus der Eisen- und Stahlindustrie abzuscheiden.
Mit der Dekarbonisierung gehen zweifelsohne Investitionen in Technologien einher. Dekarbonisierung bedeutet jedoch nicht, dass die Rentabilität beeinträchtigt wird. Obwohl die Erfüllung der Emissionsziele oberste Priorität hat, spielen fortschrittliche Automatisierungstechnologien auch eine große Rolle beim Schutz der Sicherheit, der Verbesserung der Anlagenrentabilität und der Senkung der Betriebskosten.