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Gas- und Wärme-Institut in Essen

Nachlese Energiewende Industrie

Es war die Aufregernachricht, die Minuten vor Beginn der Veranstaltung die Runde machte: Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck hat die Frühwarnstufe des Notfallplans Gas ausgerufen.

„Energiewende Industrie“ am 30.03.2022 beim GWI – Die Veranstaltung kam zur richtigen Zeit!

Es war die Aufregernachricht, die Minuten vor Beginn der Veranstaltung die Runde machte: Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck hat die Frühwarnstufe des Notfallplans Gas ausgerufen. Das bedeutet, Deutschland bereitet sich auf einen möglichen Gaslieferstopp Russlands vor, in dem ein Krisenstab im Bundeswirtschaftsministerium zusammentritt, der aus Behörden und Energieversorgern besteht. Die Gasversorger und die Betreiber von Gasleitungen werden zudem verpflichtet, regelmäßig die Lage für die Bundesregierung einzuschätzen. Die Marktteilnehmer müssen für die sichere Gasversorgung sorgen, der Staat greift jedoch nicht ein. Gleichzeitig sollen Industrie und Verbraucher Energie sparen.

Das ist für Industriebetriebe wie Saint Gobain oder ZINQ aber nicht so einfach umzusetzen. Deren Schmelzwannen müssen ununterbrochen beheizt werden, nämlich 24 Stunden, 7 Tage und bis zu 25 Jahre am Stück. Für die Schmelze werden hohe Temperaturen benötigt, die nur über den Einsatz von Gas als Brennstoff erreicht werden können. Ein Ausbleiben der Gaslieferung durch den örtlichen Versorger würde hier zu einer wirtschaftlichen Katastrophe führen.

Dieses aktuelle Szenario bestärkt die Industrie in ihren Bestrebungen mittel- und langfristig auf Wasserstoff als Energieträger zu setzen. Forschungen dazu führen beide Unternehmen seit einiger Zeit durch - auch gemeinsam mit dem Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. Das ursprüngliche Ziel, Prozesse der Glas- und Zinkschmelze zu defossilisieren und damit CO2-frei zu betreiben, gilt auch unter dem Eindruck des Ukraine/Russland-Krieges weiterhin.

Die Veranstaltung „Energiewende Industrie“, die das GWI gemeinsam mit InPro-Consult und dem Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik der Universität Duisburg-Essen durchführte, zeigte verschiedene Wege und Lösungen auf, wie die Industrie klimaneutral werden kann.

Die Firma Kueppers Solutions etwa bietet eine Innovation in der Brennertechnologie an: mit dem in 3D-Druck gefertigten Rekuberatorbrenner kann Abgaswärme auf höherem Temperaturniveau genutzt werden als durch bisherige Systeme. Dadurch kann der Brennstoffbedarf und der Emissionsausstoß industrieller Thermoprozessanlagen maßgeblich gesenkt werden. Und der Brenner kann noch mehr. Durch den 3D-Druck ist es möglich, im Brenner 2 parallele Kanäle anzulegen: einen für Wasserstoff und einen für Erdgas. So können beide Brennstoffe genutzt werden – zumindest so lange bis genügend Wasserstoff zur Verfügung steht.

Noch sind viele industrielle Prozesse zur Effizienzsteigerung in der Forschungs- und Entwicklungsphase. Wie mittels Computersimulation von Modellanlagen Effizienzgewinne durch (einfache) Anpassungen in Brennern aufgezeigt werden können, zeigte Dr. Klasen von der InPro-Consult, in dem z. B. durch den Zubau von Loch- und Leitblechen die Flammentemperatur in Brennern gleichmäßiger verteilt wird. Welche Auswirkungen eine zunehmende Wasserstoff-Beimischung in Erdgas auf verschiedene Verbrennungseigenschaften hat und wie diese durch Anpassungen z. B. an Brennern oder durch geeignete Mess- und Regeltechnik kompensiert werden kann, demonstrierte Dr. Leicher vom GWI. Dass Wasserstoff nicht nur als Brennstoff eingesetzt werden kann, zeigte Prof. Apfel vom Fraunhofer Institut UMSICHT. Er berichtete vom Projekt „Power-to-X-Plattform“, das im März 2022 gestartet ist. Hier wird regenerativ erzeugter Wasserstoff mit abgeschiedenem CO2 zu einem neuen Produkt synthetisiert. Dies geschieht mittels zweier wissenschaftlich zu untersuchender Verfahren, nämlich der katalytischen Co-Elektrolyse und der Plasmalyse. Der daraus generierte höhere Alkohol kann – wird er z. B. als Additiv bei der motorischen Verbrennung eingesetzt – die Partikelemissionen reduzieren. Projektpartner sind Mitsubishi Heavy Industries, Evonik Industries, Fraunhofer UMSICHT und der Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik der Universität Duisburg-Essen. Das Projekt wird vom NRW-Wirtschaftsministerium mit 5,3 Mio. Euro gefördert.

Doch die vorgestellten Forschungsaktivitäten zur Effizienzsteigerung und dem Wasserstoffeinsatz können nicht darüber hinwegtäuschen, dass die Transformation in Deutschland immer noch sehr schleppend voran geht. Zu diesem Ergebnis kommt Herr Knauf von der WISAG aus seinen Erfahrungen aus dem Tagesgeschäft. Als Dienstleister wird das Unternehmen von seinen Kunden zunehmend stärker um Hilfestellung bei der Bewältigung der Energiewende gebeten. Er kommt nach Reflexion der Gespräche mit seinen Kunden zu dem Schluss, dass technische Anforderungen mittelfristig lösbar sind. Die Bottlenecks sind z. B. die notwendige Planungssicherheit für Investitionen, die die Politik vorgeben muss, sowie der Fachkräftemangel: Hier gibt es noch viel zu tun!

Zum Abschluss konnten die Vor-Ort-Teilnehmenden noch die Wasserstoff-Versuchseinrichtungen am GWI besichtigen. Diese waren beeindruckt und sich einig: Die Veranstaltung hatte die richtigen Themen und kam zur richtigen Zeit!