Zur weiteren Dekarbonisierung der SMS group hat GETEC ein einzigartiges Power-to-Heat-System installiert, das eines der derzeit größten Luft-Wasser-Wärmepumpensysteme in Deutschland umfasst.

Um 6.000 Tonnen CO₂ zu kompensieren, wären mehr als 200.000 Bäume erforderlich. Im Produktionswerk der SMS group in Hilchenbach, rund 100 Kilometer östlich von Köln, spart ein neues Power-to-Heat-System von GETEC genau diese Menge an CO₂ pro Jahr ein. Dieses einzigartige System versorgt 50.000 m² Hallen, Büros und Gebäude mit Wärme und spart durch eine höhere Effizienz gleichzeitig geschätzte 15 % Energie ein. Die Einführung des vollelektrischen Systems ist ein wesentlicher Treiber für die SMS group, ihr Ziel der Klimaneutralität am Standort Hilchenbach bis 2030 zu erreichen.

Die SMS group ist weltweit für ihre Technologien, Produkte und Dienstleistungen für die Metallindustrie bekannt. GETEC betreibt seit 2004 ein auf fossilen Brennstoffen basierendes Heizwerk zur Wärmeversorgung der SMS-Gebäude in Hilchenbach und hat diese Anlage nun umgerüstet. Das neue Luft-Wasser-Wärmepumpensystem verwandelt das Wärmenetz in ein treibhausgasneutrales System, bestehend aus einer zweistufigen Wärmepumpenkaskade, einem Elektrokessel, einem Wärmespeicher und Peripherieanlagen zur Erwärmung von Wasser.

Das wegweisende Wärmepumpensystem

Schätzungen zufolge verbrauchen Luft-Wasser-Wärmepumpen typischerweise 70 bis 80 % weniger Energie als mit fossilen Brennstoffen betriebene Heizkessel. Zudem sind sie äußerst effizient und erzeugen 3 bis 5 Einheiten Wärme pro verbrauchter Einheit Strom. In Hilchenbach ersetzten die neuen Wärmepumpen von GETEC das bestehende erdgasbetriebene System und verwandelten das 3,4 Kilometer lange Wärmenetz in ein klimafreundliches System.

Die Anlage umfasst vier Luft-Wasser-Wärmepumpen, die zu einer integrierten Heizlösung kombiniert wurden und derzeit zu den größten ihrer Art in Deutschland zählen. Diese Pumpen gewinnen thermische Energie aus der Umgebungsluft, selbst bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, und speichern diese Energie in Tanks. Anschließend erwärmen Wasser-Wasser-Wärmepumpen die Tanks auf bis zu 85 Grad Celsius. Auf diese Weise erzeugt das Gesamtsystem eine thermische Leistung von 4 MWth. Ein Pufferspeichersystem garantiert die Wärmeverfügbarkeit bei Spitzenlasten, während ein Elektrokessel die Temperatur anhebt und die Vorlauftemperatur auf bis zu 95 Grad Celsius erhöht. Da es sich um ein geschlossenes System handelt, wird kein zusätzliches Wasser benötigt oder verbraucht.

„Die Power-to-Heat-Anlage ist ein zentraler Baustein auf unserem Weg zu einem klimaneutralen Betrieb am Standort Hilchenbach“, sagt Fabiola Fernandez, CFO der SMS group. „Wir treiben die Dekarbonisierung der globalen Stahlindustrie voran. Genauso wichtig ist es für uns jedoch, auch intern Verantwortung zu übernehmen und Nachhaltigkeit konsequent in unseren Anlagen umzusetzen.“

Im Interesse niedrigerer Projektkosten und einer kürzeren Bauzeit wurde das Power-to-Heat-System in das bestehende Kesselhaus integriert. GETEC unternahm große Anstrengungen, um das bestehende System während der Bauarbeiten in Betrieb zu halten und so eine unterbrechungsfreie Wärmeversorgung sicherzustellen.

Gestufter Prozess und digitale Steuerung

Der gestufte Prozess der Wärmepumpe ist flexibel an die jeweilige Jahreszeit und den Wärmebedarf anpassbar. Nachdem die Energie aus der Umgebungsluft gewonnen und gespeichert wurde, wandeln die Wärmepumpen die gespeicherte Energie in das gewünschte Temperaturniveau um. Der Elektrokessel wird extern für die Teilnahme am Stromnetz gesteuert, wodurch SMS zusätzliche Einnahmen durch die Unterstützung des lokalen Energiemarktes erzielen und gleichzeitig zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen kann.

Das intelligente Steuerungssystem verfügt über ein KI-gestütztes Prognose- und Vorhersagemodell, das den Betrieb abhängig von Wetterbedingungen und Lastanforderungen anpasst. Die vier verschiedenen Betriebsmodi (Erzeugen, Speichern, Aufnehmen und Laden) ermöglichen es dem System, den Energieeinsatz zu optimieren, die Wärmeerzeugung zeitlich vom Wärmeverbrauch zu entkoppeln und insbesondere kostengünstigen sowie erneuerbaren Strom zu nutzen.

„Der Umstieg auf erneuerbare Energien und die Reduzierung von Treibhausgasemissionen leisten einen wesentlichen Beitrag zu unseren Nachhaltigkeitsbestrebungen, die sich nicht nur auf die Emissionsminderung und die gesamte Wertschöpfungskette konzentrieren, sondern auch auf die internen Aktivitäten des Unternehmens“, sagt Marc Hoffmann, Executive Vice President der SMS group.

Ein einzigartiges Power-to-Heat-System, das eines der derzeit größten Luft-Wasser-Wärmepumpensysteme in Deutschland umfasst.

Auf dem Weg in eine nachhaltige Zukunft

GETEC hat sichergestellt, dass das System zukunftsfähig ist, indem es modular aufgebaut wurde und um zusätzliche regenerative Systemkomponenten erweitert werden kann. Dazu könnte beispielsweise die Integration von Abwärmequellen wie Elektrolyseuren und Brennstoffzellen gehören, um die Energieeffizienz der Anlage weiter zu steigern.

Für das Projekt übernahm GETEC die Genehmigungen, das Engineering, die Installation der Anlage, die Finanzierung und vieles mehr. Darüber hinaus stellt GETEC für die kommenden acht Jahre den Betrieb, die Wartung und den Service sicher. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte und von der Europäischen Union im Rahmen von NextGenerationEU finanzierte Projekt unterstreicht das Engagement von GETEC und der SMS group für den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen und die Umsetzung nachhaltiger Energieprojekte.

„Dies ist ein Leuchtturmprojekt für die gesamte Energiewirtschaft“, sagt Dr. Zimmermann. „Es bietet eine praktikable Vorlage für dekarbonisierte und flexible Wärmeversorgungssysteme ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe für unterschiedlichste Industrien und Kommunen.“