Im März 2023 hat das deutsche Kabinett Geschichte geschrieben. Als Reaktion auf die wochenlangen hohen Temperaturen und geringen Niederschläge einigte sich die Regierung auf die erste nationale Wasserstrategie des Landes, die dem Wasserschutz Priorität einräumt. Dies ist nicht überraschend, da der Wasserstand von Flüssen wie dem Rhein in den vorangegangenen Jahren gesunken ist und Frachtschiffe ihn während der Rekordhitzewelle im Sommer 2022 nicht nutzen konnten. Wasserknappheit ist aber nicht nur am Rhein ein Thema. Nach Angaben des Umweltbundesamtes (UBA) könnte ein dauerhafter Ausstieg aus der Stein- und Braunkohleförderung dazu führen, dass der Wasserstand der Spree in den warmen Sommermonaten um bis zu 75 % sinkt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Wasser benötigt wird, um stillgelegte Kohlebergwerke zu füllen, und dass Grundwasser abgepumpt wird, um fossile Brennstoffe zu fördern, die nicht mehr genutzt werden. UBA-Präsident Dirk Messner warnt bereits vor möglichen gravierenden Engpässen in Brandenburg, Berlin und Sachsen, wenn bestehende Talsperren und Wasserspeicher nicht ausgebaut werden.
Probleme in petrochemischen Anlagen
Großflächige Trockenperioden sind für petrochemische Anlagen besonders problematisch, da sie in der Regel an einem Fluss oder in einer Küstenregion liegen und mit einem offenen Kreislaufsystem arbeiten, bei dem das Wasser aus den angrenzenden Gewässern entnommen wird. Es wird dann für integrale Prozesse verwendet, einschließlich der Kühlung von Reaktoren und Alkylierungsanlagen, sowie für das Cracken und für das katalytische Reformieren.
Wasser wird auch zur Kühlung und Verflüssigung von Kohlenwasserstoffen und zur Rückführung von Gasdämpfen vom Kopf der Destillationskolonne durch einen Kühler verwendet, um sie für die weitere Verwendung in den Anlagensystemen zu kondensieren. Aufgrund seiner Vielseitigkeit und seiner entscheidenden Rolle im täglichen Betrieb einer Anlage ist eine konstante Versorgung von entscheidender Bedeutung, sodass die traditionelle Methode der Nutzung von Flusswasser und der Verteilung von gekühltem Abwasser nach wie vor der unangefochtene Standard in der petrochemischen Raffination ist.
Anpassung an eine neue Normalität
Angesichts sinkender Flusspegel in Deutschland ist diese Strategie möglicherweise überholt. Einfach ausgedrückt, kann die Anlage nicht mit Wasser gekühlt werden, das nicht mehr vorhanden ist, was zu mehr ungeplanten Stillstandszeiten und Störfällen führen kann. Dabei ist auch die neu eingeführte bundesweite Strategie zum Schutz der Gewässer zu berücksichtigen, da von ihr eine Signalwirkung für die Sektoren ausgehen könnte, die Wasser intensiv nutzen. Daher sollten in der petrochemischen Industrie Alternativen zu Open-Loop-Systemen, einschließlich geschlossener und halboffener Kreisläufe, untersucht werden, um mögliche Störungen zu mindern.
Halboffenes Kreislaufsystem
Das Design des halboffenen Kreislaufsystems unterscheidet sich von herkömmlichen offenen Kreislaufsystemen durch die stärkere Betonung des Gewässerschutzes. Die halboffene Bauweise spart bis zu 98 % des vor Ort verbrauchten Wassers ein, wobei die einzigen Verluste in den Kühltürmen durch die wirtschaftliche und effiziente Wärmeabgabe mittels Dampf entstehen. Folglich könnten die Probleme im Zusammenhang mit sinkenden Flusspegeln an Dringlichkeit verlieren, da der Wasserverbrauch in potenziellen Dürreperioden drastisch reduziert werden kann.
Geschlossenes Kreislaufsystem
Geschlossene Kreisläufe rezirkulieren ein festes Wasservolumen durch die Kühltürme vor Ort, um sicherzustellen, dass keine Ressourcen verloren gehen, und verwenden Kältemaschinen, um die Temperatur des Fluids nach dem Durchlauf durch die anspruchsvolle Umgebung der Anlage aufrechtzuerhalten. Während dieser Ansatz noch größere Einsparungen ermöglicht, kann die zusätzliche Ausrüstung, die er erfordert, zu einem höheren Energieverbrauch führen. Angesichts der Volatilität der Strompreise in den letzten Jahren, könnte daher eine Entscheidung für für den geschlossenen Kreislauf zwar nachhaltig, aber eben mit finanziellen Nachteilen verbunden sein. Um dennoch flexibel auf die stark schwankenden Umweltbedingungen reagieren zu können. ist ist ein dynamischer, modularer Ansatz bei der Gerätebeschaffung erforderlich.
Kühlturme zum mieten
Eine Lösung bieten Mietstrategien für wichtige Kühlturm-, Kühler- und Generatorlösungen. Damit können Anlagen sowohl auf gesetzliche als auch auf wetterbedingte Entwicklungen reagieren, indem die Bereitstellung dieser Technologien je nach Bedarf vor Ort nach oben oder unten skaliert wird. Aggreko hat die Initiative Greener Upgrades 2021 ins Leben gerufen, um die petrochemische Industrie dabei zu unterstützen, Änderungen an ihren Beschaffungsstrategien für Ausrüstungen vorzunehmen. Dazu gehören neben der Kühlstrategie auch die Bereitstellung neuer Technologien wie Stufe-V-Generatoren, Batteriespeicherlösungen (BESS) und die Nutzung alternativer Kraftstoffe wie mit Wasserstoff behandelte Pflanzenöle (HVO). Der Einsatz dieser Lösungen für die Stromversorgung von Kühltürmen und Kältemaschinen kann Anlagenbetreibern helfen, den Energie- und Wasserverbrauch zu senken und gleichzeitig die Umweltgesetzgebung einzuhalten.
Aggreko verfügt zudem über eine große Mietflotte an modularen Kühltürmen, Rohrleitungen, Pumpen und zugehörigen Stromerzeugungsgeräten. Die Kühltürme sind so entwickelt, dass sie nur eine kleine Stellfläche benötigen und miteinander verbunden werden können, um jede Wärmebelastung zu verarbeiten. Die Aggreko-Techniker erarbeiten Lösungen für Anlagen, die auf Kühlwasser aus Flüssen, Seen oder Ozeanen angewiesen sind. Durch die vollständige oder teilweise Kühlung des Wassers aus der Anlage, werden halboffene oder geschlossene Kühlwasserkreisläufe konzipiert.
Aggreko Deutschland GmbH, Dorsten
Autor: Andreas Essmann
Branchenexperte für Petrochemie,
Aggreko
