Papierindustrie: bereit für den Gasumstieg zu Wasserstoff

Als ener­gie­in­ten­si­ve In­dus­trie ist der Gas-Be­darf der Pa­pier­bran­che hö­her, als vie­le an­neh­men. Ver­ein­facht lässt sich sa­gen: oh­ne Gas kein Pa­pier. Gas-Knapp­heit hät­te da­her weit­rei­chen­de Fol­gen für un­ser Wirt­schafts­le­ben. Mit ei­nem Gas-Um­stieg hin zu Was­ser­stoff will die Pa­pier­in­dus­trie in den nächs­ten Jah­ren kli­ma­neu­tral wer­den.

Der Ener­gie- und da­mit auch der Gas-Be­darf der Pa­pier­in­dus­trie ist sehr hoch. Grund da­für ist vor al­lem die Pro­duk­ti­ons­men­ge: 23 Mil­li­o­nen Ton­nen Pa­pier, Pap­pe und Kar­ton wur­den 2021 in Deutsch­land pro­du­ziert. Da­für be­nö­tig­ten die Pa­pier­her­stel­ler fast 29 Mil­li­ar­den Ki­lo­watt­stun­den Erd­gas, das ent­spricht mehr als 9 Pro­zent des ge­sam­ten Gas-Be­darfs der deut­schen In­dus­trie. Mit die­ser Ener­gie­men­ge lie­ßen sich zwei Bil­li­o­nen Tas­sen Kaf­fee zu­be­rei­ten oder über 331 Mil­li­o­nen Jah­re lang Ra­dio hö­ren.

Da­mit zählt die Pa­pier­bran­che ein­deu­tig zu den ener­gie­in­ten­si­ven In­dus­trien. Das be­deu­tet auch: Ener­gie­knapp­heit und ins­be­son­de­re Gas-Knapp­heit stel­len für die­sen In­dus­trie­zweig ei­ne ernst­haf­te Be­dro­hung dar. Vie­le Pro­zes­se in der Er­zeu­gung von Pa­pier, Pap­pe und Zell­stoff sind gas­ba­siert.

Papier als Bestandteil zahlreicher Lieferketten

Ei­ne Be­son­der­heit der Pa­pier­in­dus­trie: Sie ist in zahl­rei­che Lie­fer­ket­ten und Pro­zes­sen ein­ge­bun­den, die zum Teil ex­trem wich­ti­ge Be­rei­che un­se­res Wirt­schafts­le­bens und des All­tags der Bür­ge­rin­nen und Bür­ger be­tref­fen.

  • Nu­deln, Reis, Mehl, Salz, Brot, Eier, Milch – di­ver­se Grund­nah­rungs­mit­tel wer­den in Pa­pier oder in Kar­tons ver­packt, trans­por­tiert und ver­kauft.
  • Um­ver­pa­ckun­gen von Me­di­ka­men­ten und Arz­nei­mit­teln sind fast im­mer aus Kar­ton.
  • Hy­gie­ne­pa­pie­re aus Pa­pier oder Zell­stoff sind für die me­di­zi­ni­sche Ver­sor­gung von größ­ter Be­deu­tung. Glei­ches gilt für die Nut­zung im Haus­halt, zum Bei­spiel im Fall von Toi­let­ten­pa­pier.
  • Spe­zi­al­pa­pie­re zum Bei­spiel für Fil­ter spie­len in zahl­rei­chen in­dus­tri­el­len Pro­zes­sen ei­ne Rol­le. Sol­che Fil­ter wer­den un­ter an­de­rem bei der La­ckie­rung von Fahr­zeug­ka­ros­sen ein­ge­setzt.
  • Ge­druck­te Zei­tun­gen und Ma­ga­zi­ne sind nach wie vor wich­tig für die Mei­nungs­bil­dung in un­se­rer Ge­sell­schaft. Bü­cher und der Buch­han­del tra­gen we­sent­lich zur In­for­ma­ti­on, zur Un­ter­hal­tung und auch zur Wirt­schafts­kraft in Deutsch­land bei.

Gas-Anwendungen bei der Papierherstellung

Gas – ak­tu­ell vor al­lem Erd­gas – ist als Wär­me­quel­le für vie­le Pro­duk­ti­ons­pro­zes­se bei der Pa­pier­her­stel­lung kaum zu er­set­zen. Der emis­si­ons­ar­me Ener­gie­trä­ger kommt un­ter an­de­rem bei der Er­zeu­gung von Dampf zum Ein­satz, der für das Alt­pa­pier­re­cy­cling und für das Trock­nen von Pa­pier be­nö­tigt wird.

Auch der Strom, mit dem Pa­pier­ma­schi­nen be­trie­ben wer­den, wird häu­fig vor Ort aus Erd­gas er­zeugt. Die­se de­zen­tra­le Strom­er­zeu­gung er­mög­licht un­ter an­de­rem die enor­me Leis­tungs­fä­hig­keit mo­der­ner Pa­pier­ma­schi­nen, die bei ei­ner Lauf­brei­te von zwölf Me­tern Pro­duk­ti­ons­ge­schwin­dig­kei­ten von bis zu 2.000 Me­tern pro Mi­nu­te er­rei­chen. Das reicht für meh­re­re Hun­dert­tau­send Ton­nen Pa­pier pro Jahr, al­lein mit ei­ner Ma­schi­ne.

Der Ver­band DIE PA­PIER­IN­DUS­TRIE, die In­te­res­sen­ver­tre­tung der Pa­pier­her­stel­ler in Deutsch­land, hat des­halb schon früh­zei­tig nach Be­ginn des rus­si­schen An­griffs­kriegs ge­gen die Ukra­i­ne und den ver­schärf­ten Wirt­schafts­sank­ti­o­nen der EU ge­gen Russ­land vor ei­ner Knapp­heit von Erd­gas ge­warnt. Bei ei­nem Aus­fall der Gas-Ver­sor­gung oder ei­ner Re­du­zie­rung der ver­füg­ba­ren Gas-Men­ge könn­ten die deut­schen Pa­pier­her­stel­ler nach Aus­sa­ge des Spit­zen­ver­bands ma­xi­mal 10 bis 15 Pro­zent der be­nö­tig­ten Ener­gie aus an­de­ren Quel­len ge­win­nen, zum Bei­spiel aus Strom, Öl oder Koh­le. Bei den bei­den Letz­te­ren wä­ren da­mit deut­lich hö­he­re CO2-Emis­si­o­nen ver­bun­den.

Die Bran­che drängt da­rauf, dass Gas auch für In­dus­trie­be­trie­be wei­ter­hin ver­füg­bar bleibt: durch ei­ne An­pas­sung der Not­fall­plä­ne im Fal­le ei­nes tat­säch­li­chen Gas­man­gels und pa­ral­lel durch die schnellst­mög­li­che Sub­sti­tu­ie­rung von fos­si­lem Erd­gas durch kli­ma­neu­tra­le Ga­se. Hier wird Was­ser­stoff in Zu­kunft ei­ne Haupt­rol­le spie­len.

Gas wird insbesondere für die Trocknung von Papier benötigt.

Wasserstoff als Hoffnungsträger für die Papierbranche

Zahl­rei­che Un­ter­neh­men der Pa­pier­in­dus­trie in Deutsch­land und Eu­ro­pa ha­ben be­reits meh­re­re hun­dert Mil­li­o­nen Eu­ro in For­schungs- und Ent­wick­lungs­pro­jek­te in­ves­tiert; Ziel: er­neu­er­ba­ren und de­kar­bo­ni­sier­ten Was­ser­stoff als Ener­gie­trä­ger zu nut­zen. Die Trock­nung von Pa­pier zum Bei­spiel kann re­la­tiv ein­fach von Erd­gas auf Was­ser­stoff um­ge­stellt wer­den.

Best Practice

Die fol­gen­den Bei­spie­le do­ku­men­tie­ren die gro­ße Be­reit­schaft der Pa­pier­in­dus­trie, den Gas-Um­stieg von fos­si­lem Erd­gas auf de­kar­bo­ni­sier­ten und er­neu­er­ba­ren Was­ser­stoff so zü­gig und ef­fi­zient wie mög­lich zu ge­stal­ten. Die Gas-Wirt­schaft un­ter­stützt die­se viel­ver­spre­chen­den Be­mü­hun­gen nach Kräf­ten.

Neue Gas-Turbine: Wasserstoff-ready

In Wörth in Rhein­land-Pfalz hat die Pa­pier­fa­brik Palm ein fas­zi­nie­ren­des H2-Pro­jekt be­reits teil­wei­se um­ge­setzt: Seit April 2022 ist dort ei­ne neue Gas-Tur­bi­ne von Siemens Energy im Ein­satz, die zu­künf­tig auch Was­ser­stoff als Ener­gie­trä­ger nut­zen kann. Sie trägt auch zur Sta­bi­li­sie­rung des lo­ka­len Strom­net­zes bei: Wenn ei­ne Netz­über­las­tung droht, pro­du­ziert sie aus­schließ­lich für den Be­darf des Be­triebs. In Zei­ten er­höh­ten Strom­be­darfs in der Re­gi­on rund um Karls­ru­he speist die Tur­bi­ne ih­ren Strom ins öf­fent­li­che Netz ein. Die von der Gas-Tur­bi­ne ge­ne­rier­te Wär­me wird eben­falls ge­nutzt. Am Stand­ort Wörth wird vor­wie­gend Well­pap­pe her­ge­stellt.

HYFLEXPOWER: Erdgas und Wasserstoff als dynamisches Duo

Auch in Frank­reich ist ein Pro­jekt ge­star­tet, das die in vie­len Pa­pier­fa­bri­ken prak­ti­zier­te Kraft-Wär­me-Kopp­lung mit dem Ein­satz von Was­ser­stoff kom­bi­niert. Ei­ne um­ge­rüs­te­te Gas-Tur­bi­ne vom Pro­jekt­part­ner Siemens Energy kann so­wohl CH4, den che­mi­schen Haupt­be­stand­teil von Erd­gas, als auch H2, al­so Was­ser­stoff, für die Ge­win­nung von Strom und Wär­me nut­zen. Die Gas-Tur­bi­ne kommt an ei­nem Stand­ort von Smurfit Kappa PRF zum Ein­satz, ei­nem Un­ter­neh­men, das vor al­lem Re­cy­cling­pa­pier her­stellt. Das Pro­jekt wird aus EU-Mit­teln ge­för­dert. Die De­mons­tra­ti­ons­an­la­ge be­fin­det sich der­zeit im Auf­bau, we­sent­li­che Kom­po­nen­ten wie der Elek­tro­ly­seur für die Was­ser­stoff­pro­duk­ti­on wur­den be­reits ge­lie­fert.

Papiertrocknung mit bis zu 100 Prozent Wasserstoff

Das schwe­di­sche Un­ter­neh­men Essity er­probt der­zeit an sei­nem Main­zer Stand­ort, wie und in wel­chem Um­fang sich Was­ser­stoff in der Pa­pier­trock­nung nut­zen lässt. In Mainz-Kost­heim wer­den vor al­lem Hy­gie­ne­pa­pie­re her­ge­stellt. Für das vom Land Hes­sen ge­för­der­te Pro­jekt ha­ben die Main­zer Stadt­wer­ke ei­ne mo­bi­le Was­ser­stoff­misch­an­la­ge in­stal­liert. Die­se An­la­ge mischt dem Gas-Strom bis zu 100 Pro­zent Was­ser­stoff bei. Im Herbst 2022 soll ei­ne für den Be­trieb mit Was­ser­stoff um­ge­rüs­te­te Pa­pier­ma­schi­ne in Be­trieb ge­hen.

Gas: wichtiger Rohstoff der chemischen Industrie

Gas als Rohstoff

Für vie­le Pro­zes­se in der che­mi­schen In­dus­trie ist der Ener­gie­trä­ger Gas als Roh­stoff un­ver­zicht­bar – zum Bei­spiel für die Her­stel­lung von Am­mo­ni­ak.

Grüner Stahl: Heute Gas, morgen Wasserstoff

Gas in der Industrie

Der Ener­gie­trä­ger Erd­gas wird viel­sei­tig in In­dus­trie und Ge­wer­be ein­ge­setzt. Gas ist ins­be­son­de­re auf­grund vie­ler spe­zi­a­li­sier­ter Pro­zes­se un­ver­zicht­bar.