Geothermale Papiertrocknung

Industrieller Prozessdampf stellt in der Papierbranche neben Strom den wichtigsten Energieträger dar. Im Rahmen der Initiative »Kabel ZERO« wird eine innovative Dampferzeugung auf Grundlage der tiefen Geothermie angestrebt, um fossile Brennstoffe zu substituieren. Mit dem geförderten F&E-Projekt »Geothermale Papiertrocknung« werden die ersten Schritte auf diesem Weg beschritten. Es werden geologische Untersuchungen – inklusive einer seismischen Erkundung und einer Erkundungsbohrung – am Standort der Kabel Premium Pulp & Paper GmbH in Hagen durchgeführt sowie Verfahrensrouten zur Prozessdampferzeugung auf Basis erneuerbarer Wärme aus dem Erdreich entwickelt und analysiert.

Die Papierindustrie ist eine der fünf energieintensivsten Branchen in Deutschland. Insbesondere für die Trocknung feuchter Papierbahnen werden große Mengen an Prozessdampf im Temperaturbereich von 100 bis 200 °C benötigt. Üblicherweise wird dieser Prozessdampf durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern (Erdgas, Kohle, Heizöl) bereitgestellt. Da die Optimierung der Energieeffizienz des Papierherstellungsprozesses zunehmend an seine physikalischen und betriebswirtschaftlichen Grenzen stößt, sind innovative Ansätze wie etwa erneuerbare Wärme gefragt, um die CO₂-Emissionen weiter zu reduzieren. Diese Problematik findet sich auch in anderen Industriezweigen wieder – zum Beispiel in der Chemiebranche.

Das Dilemma der Wärmewende in der deutschen Industrie liegt in der mangelnden Nutzbarkeit vieler erneuerbarer Energien für die Erzeugung erneuerbarer Wärme auf dem notwendigen Temperaturniveau. Grundsätzlich in Frage kämen Biogas- oder Biomassefeuerungen, erneuerbare Gase (Wasserstoff oder EE-Methan), solarthermische Anlagen, Geothermie oder Power-to-heat (Wärmepumpen bzw. Elektroheizungen). Die weite Verbreitung ist bisher aber keiner dieser Technologien gelungen – sei es aus Kostengründen, mangelndem Dargebot oder mangelnder Stetigkeit. So macht der Wärmebedarf zwar 70 bis 75 % des Endenergieverbrauches der deutschen Industrie aus, erneuerbare Wärme hat am Endenergieverbrauch jedoch nur einen Anteil von 4,3 %.

Speziell die Geothermie hat aufgrund ihrer Grundlastfähigkeit das Potenzial, größere Anteile des Wärmebedarfes zu decken. Hierbei steht insbesondere der Temperaturbereich bis 200 °C im Fokus, auf den etwa 30 % des industriellen Prozesswärmebedarfs entfallen. Geologische Standorte mit ausreichend hohen Temperaturen zur direkten Prozessdampferzeugung in ausreichender Qualität für industrielle Prozesse sind in Deutschland jedoch rar. Somit sind Verfahren notwendig, um das Geofluid beziehungsweise den erzeugten Dampf aufzuwerten. Im Zuge des UMSICHT-Teilprojektes werden hierzu mögliche Verfahrensrouten entwickelt und analysiert sowie für den Pilotstandort Kabel Premium Pulp & Paper (KPPP) in Hagen bewertet.

• Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG
• Kabel Premium Pulp & Paper