Das Jahr 2024 stand im Zeichen der Studien und Abschlussveranstaltungen. So konnte das IOB zusammen mit Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung ISI zwei Studien, über die auch im Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating regelmäßig berichtet wurde, erfolgreich abschließen und im Rahmen zweier Veranstaltungen veröffentlichen.

Im Fokus der Studie „CO₂-neutrale Prozesswärmezeugung“ standen die technischen Möglichkeiten für den Umbau des Anlagenparks in Deutschland mit Blick auf eine CO₂-neutrale Prozesswärmeerzeugung. Die Ergebnisse dieser sehr umfangreichen Studie zeigen, dass mit entsprechendem Forschungs- und Entwicklungsaufwand eine Dekarbonisierung durch eine Elektrifizierung und den Einsatz von Wasserstoff für viele energieintensive Prozesse in der Industrie technisch möglich ist. Zentrale Herausforderungen sind neben den noch notwendigen Entwicklungsarbeiten die Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit alternativer Energieträger.

Im Fokus der Studie „FlexIPro – Flexibilisierung von elektrifizierten Industrieprozessen“ konnte hervorgehoben werden, dass eine stärkere Flexibilisierung industrieller Produktionsprozesse technisch möglich ist, jedoch vielfach nicht durchgeführt wird. Der Grund sind insbesondere die mangelnde Wirtschaftlichkeit und nicht vorhandene Über- und Lagerkapazitäten. Stand jetzt sind die Prozesse aus wirtschaftlichen Gründen üblicherweise hoch ausgelastet und auf kontinuierlichen Betrieb optimiert. Eine Änderung des regulatorischen Rahmens und der Netzentgelte bietet Anreize, das Potential eine flexibleren Prozesswärmeerzeugung zu heben.

Die Studie und Zusammenfassungen der Ergebnisse (auch in englischer Sprache) sind unter den nachfolgenden Links zugänglich:

UBA Studie verfügbar unter (UBA): https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/co2-neutrale-prozesswaermeerzeugung

FlexIPro Studie verfügbar unter (KEI): https://www.klimaschutz-industrie.de/newsroom/publikationen/studie-flexibilisierung-elektrifizierter-industrieprozesse/

Policy Brief verfügbar (Fraunhofer ISI): https://www.isi.fraunhofer.de/de/publikationen/policy-briefs.html

Das Jahr 2025 steht insbesondere im Zeichen der Energieeffizienz. So arbeitet das IOB zusammen mit der IREES GmbH und der ETA-Solutions GmbH im Rahmen des durch das BMWK geförderten Projekts „Begleitforschung für Energieeffizienz in Industrie und Gewerbe 2.0“ (EE4InG2) an einer wissenschaftliche Querauswertung der angewandten Energieeffizienzforschung und ‑förderung durch das Energieforschungsprogramm im Hinblick auf Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Im Fokus steht die Analyse der Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz für und mit der deutschen Industrie und dem Gewerbe mit dem Ziel, Innovationen und technologischen Fortschritt voranzubringen und so neue technisch-wirtschaftliche Effizienzpotenziale zu erschließen. Im letzten Jahr wurde eine erste Kurzstudie zur Relevanz der öffentlichen Energieforschungsförderung, insbesondere für Industrie und Gewerbe erstellt und veröffentlicht.

Alle Informationen zum Projekt EE4InG2 sind auf der Projektwebsite einsehbar:

EE4InG2 Homepage: https://ee4ing2.de/

Das Thema Hybrid-Heating spielt dabei  für die Bereitstellung von Prozesswärme und die Transformation der Industrie auch zukünftig eine zentrale Rolle. Das IOB wird die Entwicklungen aktiv mit begleiten und im Rahmen des Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating kommunizieren.

Personell ergeben sich Änderungen. Als Initiator und langjähriger Ansprechpartner für das Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating übergebe ich mit Beginn des Jahres den Staffelstab an meinen langjährigen Kollegen Herrn Kaiser, der die Aktivitäten des Netzwerks weiterführen wird. Ich selber forciere zusammen mit einigen Kollegen eines weiteren RWTH Instituts eine Ausgründung, bleibe dem Thema Thermoprozesstechnik und Hybrid-Heating aber an vielen Stellen verbunden. Die Zukunft bleibt spannend und es warten viele herausfordernde Aufgaben.

An dieser Stelle möchte ich mich für die Zusammenarbeit und Ihr Vertrauen bedanken.

Christian Schwotzer

Im Auftrag des Kompetenzzentrums Klimaschutz in energieintensiven Industrien (KEI) untersuchte das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI in Zusammenarbeit mit dem Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik die technischen, wirtschaftlichen und regulatorischen Möglichkeiten und Herausforderungen von Energieflexibilität im Industriesektor. Die fertige Studie mit dem Titel „Flexibilisierung von elektrifizierten Industrieprozessen“, wurde nun, am 18.09.2024 in Aachen vorgestellt. Mittels Fallbeispielen aus den Branchen Stahl, Aluminium, Glas, Zement und Chemie demonstriert die Studie, wie der Übergang zur CO₂-freien Produktion gelingen kann – etwa mittels Elektrifizierung, Lastverschiebung oder einer hybriden Anlagenversorgung. Die Ergebnisse bieten Unternehmen der Grundstoffindustrie und des Energiesektors eine strategische Orientierung und geben Handlungsempfehlungen für die Politik.

Die Erkenntnisse der Studie wurden bei der Veröffentlichungsveranstaltung durch Beiträge aus Politik und Industrie begleitet. Nach der Eröffnung durch KEI-Leiter Jakob Flechtner sprachen zunächst Dr. Beate Baron, Leiterin der Unterabteilung Dekarbonisierung, Klima- und Umweltschutz in der Industrie, Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), sowie Prof. Dr. Christian Wuppermann, Institutsleiter, IOB – Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH Aachen Grußworte. Nach der Präsentation der Studienergebnisse gab Herr Simon Freese der Pilkington Deutschland AG tiefere Einblicke in die technischen Gegebenheiten des Fallbeispiels aus der Glasindustrie. In der anschließenden Podiumsdiskussion wurden die nächsten Schritte zur Umsetzung der Flexibilitätsmaßnahmen in Deutschland von den diskutiert. Abgerundet wurde die Veranstaltung durch eine Führung interessierter Teilnehmer durch die Versuchshallen des IOB.

Im Rahmen der Studie konnte hervorgehoben werden, dass eine stärkere Flexibilisierung industrieller Produktionsprozesse technisch möglich ist, jedoch aktuell nicht durchgeführt wird, insbesondere aufgrund der damit verbundenen Kosten. Stand jetzt sind die Prozesse aus wirtschaftlichen Gründen üblicherweise hoch ausgelastet und auf kontinuierlichen Betrieb optimiert. Die Lastflexibilisierung kann jedoch einen wichtigen Beitrag zur Integration erneuerbarer Energien in das Energiesystem leisten. Gerade hybride Konzepte sind dabei eine Schlüsseltechnik, welche die Flexibilität steigern kann und gleichzeitig die Dekarbonisierung der Prozesse unterstützen kann. Auf Energiesystemseite hemmt jedoch der aktuelle regulatorische Rahmen die Flexibilisierung. Die bisherigen Regelungen zu den Netzentgelten setzen Anreize für möglichst hohe Volllaststunden und einen kontinuierlichen Strombezug. Zukünftig sollten Netzentgelte einen flexiblen netz- und systemdienlichen Strombezug anreizen.

Für die vertiefte Lektüre steht das 200-seitige Dokument steht auf der Website des KEI kostenfrei zum Download oder zur Bestellung zur Verfügung: https://www.klimaschutz-industrie.de/newsroom/publikationen/studie-flexibilisierung-elektrifizierter-industrieprozesse/

Die Abschlussveranstaltung der Workshopreihe zur UBA-Studie „CO₂-neutrale Prozesswärmeerzeugung“ fand am 23. April 2024 in hybrider Form online und vor Ort in Berlin statt. Mit rund 200 Vertretenden der verschiedenen Branchen fand die Veranstaltung großen Anklang.

Ziel der Veranstaltung war zum einen die zusammenfassende Vorstellung der zentralen Ergebnisse der Studie sowie der Branchenworkshops, die Diskussion dieser Ergebnisse als auch die Ableitung von Handlungsempfehlungen aus den gewonnenen Erkenntnissen.

In vier Impulsvorträgen haben Vertretende aus verschiedenen Unternehmen einen Einblick gegeben, wie eine Umsetzung CO₂-neutraler Prozesswärmeerzeugung bereits in der Praxis gelingt und wo Schwierigkeiten liegen. Im Anschluss wurden die vorgestellten Ergebnisse und Impulse im Rahmen einer Podiumsdiskussion vertieft.

Im Laufe der Workshops haben sich branchenübergreifend folgende zentralen Herausforderungen bzgl. einer erfolgreichen Umsetzung herauskristallisiert:

• Nicht alle Unternehmen besitzen Kenntnis über die vollständigen technischen Möglichkeiten und das Potential CO₂-neutraler Alternativtechnologien. Voraussetzung dafür ist eine Hochskalierung auf industrielles Niveau und Erfahrungen mit dem Anlagenbetrieb.
• Es wurde eine nicht ausreichende Infrastruktur der Versorgung mit grünem Wasserstoff als auch mit grünem Strom festgestellt
• Energiekosten machen einen wesentlichen Teil der Betriebskosten aus. Aus diesem Grund stellt die Preisentwicklung des grünen Wasserstoffes und des Stromes eine Planungsunsicherheit dar, welche Investitionsentscheidungen beeinflusst
• Die Verfügbarkeit von CO₂-neutralen Energiequellen ist mit einem Fragezeichen versehen. Es ist nicht absehbar, ob in der Zukunft genügend grüner Strom verfügbar sein wird, um die steigende Nachfrage der Industrie decken zu können. Mit noch größerer Unsicherheit ist die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff behaftet.

Beispielhaft seien einige Handlungsempfehlungen genannt, die sich aus den technischen Ergebnissen der Studie sowie aus den Diskussionen und Arbeitsrunden der branchenspezifischen Workshops ergaben:

• Klimaschutzverträge sollten schnell umgesetzt und erprobt werden
• Wettbewerbsfähige Strompreise für die Prozesswärme müssten ermöglicht werden.
• Die Ergebnisse der Studie und der Workshops sollten verbreitet werden; des Weiteren müsste die Zugänglichkeit zu Ergebnissen von FuE-Projekten verbessert werden, um einen breiten Informationsaustausch gewährleisten zu können und Informationsdefizite zu vermeiden

Große Einigkeit bestand unter den Teilnehmenden darüber, dass das Ziel der CO₂-Neutralität bis 2045 zwar eng gesteckt sei, technische Lösungen und Möglichkeiten jedoch überwiegend vorhanden seien. Wirtschaftlich und infrastrukturell gebe es allerdings noch einige Hindernisse, welche es trotz Schwierigkeiten so schnell wie möglich anzugehen und zu überwinden gelte, damit eine Umsetzung bestmöglich vorangetrieben werden könne.

Die Ergebnisse der Abschlussveranstaltung können eingesehen werden.

Am 20. Februar 2024 fand der 5. Workshop der Veranstaltungsreihe statt, der sich der Herausforderung der CO₂-freien Prozesswärmeerzeugung in der Dampferzeugung widmete. Mit 28 Teilnehmenden aus verschiedenen Branchen, bot der Workshop eine Plattform für intensiven Austausch.

Ziel des Workshops war es, ähnlich den vorangegangenen Terminen der Veranstaltungsreihe, einige der elf Thesen, welche die Grundlagen für eine Transformationsstrategie bilden ( aus einer branchenbezogenen Perspektive zu betrachten und dahingehend ein vertiefendes Verständnis für die Studienergebnisse zu erlangen.

Im prozesstechnischen Teil der Veranstaltung lag der Fokus auf der Identifizierung und Bewertung von Technologien, die das Potenzial haben, CO₂-Emissionen in der Dampferzeugung zu vermeiden. Insbesondere der Einsatz von Elektrodenkessel, Hochtemperaturwärmepumpe und Wasserstoffbefeuertem Dampfkessel wurde diskutiert.

Im zweiten Teil des Workshops lag die wirtschaftliche Betrachtungsweise im Fokus. Zum einen wurden die Wärmegestehungskosten und deren Auswirkungen auf die Attraktivität der untersuchten Technologien dargelegt. Zum anderen wurden die Modernisierungszyklen der Anlagen unter der Prämisse der angestrebten CO₂-neutralen Prozesswärmeerzeugung wirtschaftlich eingeordnet.

Im Zuge der Diskussionsrunde und interaktiven Arbeitsphase wurden von den Teilnehmenden u.a. die folgenden Hindernisse und Fragen identifiziert:

Politische Rahmenbedingungen:

• • Notwendigkeit planbarer CO₂-Preise
  • Priorisierung von „sinngemäßen“ Anwendungen für Wasserstoff

Infrastruktur / Wirtschaftlichkeit:

• • Herausforderungen bei Netzentgelte, insbesondere bei Spitzenlast
  • Strompreisentwicklung und deren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit

Technologie – Elektrifizierung:

• • F&E-Bedarf für die Erhöhung der Erzeugungskapazität von Elektrodenkesseln
  • Entwicklungsbedarf ausreichender Abwärmenutzung bei Hochtemperaturwärmepumpen

Technologie – Wasserstoffnutzung:

• • Lautstärke und Schallisolation von Wasserstoffkesseln
  • Kosten und Verfügbarkeit von Wasserstoff als Energiequelle

Workshop 4 der Veranstaltungsreihe fand am 16. Januar 2024 in einem Kreis von knapp 40 Teilnehmenden statt und es standen die Kalk- und Zementindustrie im Fokus.

Ziel des Workshops war es, ähnlich den vorangegangenen Terminen der Veranstaltungsreihe, einige der elf Thesen, welche die Grundlagen für eine Transformationsstrategie bilden (s. Bericht zum Kick-off) aus einer branchenbezogenen Perspektive zu betrachten und dahingehend ein vertiefendes Verständnis für die Studienergebnisse zu erlangen.

Im prozesstechnischen Teil der Veranstaltung waren im Zuge der Kalkherstellung besonders die Brennprozesse in kontinuierlichen Brennöfen von Bedeutung. Mit Blick auf die Zementherstellung lag speziell der Anlagenverbund „Drehrohrofensystem“ im Fokus, welcher die Prozesse Vorwärmen, Kalzinieren, Sintern und Kühlen in sich vereint.

Der zweite Teil des Workshops war von einer wirtschaftlichen Betrachtungsweise geprägt und hatte besonders zwei Themen im Fokus. Zum einen wurden die Wärmegestehungskosten und ihre Auswirkungen auf die Attraktivität der untersuchten Technologien dargelegt. Zum anderen wurden die Modernisierungszyklen der Anlagen unter der Prämisse der angestrebten CO2-neutralen Prozesswärmeerzeugung wirtschaftlich eingeordnet.

Im Zuge der Diskussionsrunde und interaktiven Arbeitsphase in Kleingruppen wurden von den Teilnehmenden u.a. die folgenden Hindernisse und Fragen identifiziert, die folgend exemplarisch dargestellt werden:

Politische Rahmenbedingungen

• Genehmigungsverfahren müssten beschleunigt werden.
• Zumindest temporär wäre wohl eine Implementierungsunterstützung für die Umstellung auf Wasserstoff notwendig.
• Die Biomassenutzung für Industrieprozesse müsste politisch priorisiert werden, eine private Nutzung hingegen sollte eher zweitrangig sein.
• Asche und NO_x-Emissionen könnten ein Hindernis darstellen.

Infrastruktur / Wirtschaftlichkeit

• Bisher bestünden keine Förderungsmöglichkeiten für den Einsatz von Biomasse.
• Zugang zu grünem Strom müsste gewährleistet sein.
• Die Kalk- und Zementindustrie sei standorttechnisch oft an ihre lokalen Vorkommen gebunden, diese seien jedoch häufig infrastrukturell nicht gut angebunden.

Technologie – Elektrifizierung

• Sowohl in der Kalk- als auch Zementindustrie müssen sehr hohe Temperaturen erreicht werden, dies könnte bei einer Elektrifizierung ein Hindernis darstellen.
• Die Nutzung von Wärmespeichern ist zu prüfen.
• Technisch könnte eine gleichmäßige Erwärmung des Kalkbetts problematisch sein.
• Vollständig elektrifizierte Anlagen sind in Deutschland bisher nicht verfügbar.

Technologie – Wasserstoffnutzung

• Die Produktqualität müsste bei veränderten Brennbedingungen sichergestellt sein. Bspw. könnte rückständige Asche ein Problem bzgl. der Produkteigenschaften und -qualität sein.

Die Ergebnisse der Workshops können hier eingesehen werden. Alle Ergebnisse fließen in die Abschlussveranstaltung am 23. April 2024 ein.

Der Einladung zum dritten Workshop der Veranstaltungsreihe am 12. Dezember 2023 sind diesmal rund 45 Teilnehmende gefolgt. Es standen die Glas- und Keramikindustrie im Fokus.

Ziel des Workshops war es, wie in den vorangegangenen Terminen der Veranstaltungsreihe, einige der elf Thesen, welche die Grundlagen für eine Transformationsstrategie bilden (s. Bericht zum Kick-off) aus einer branchenbezogenen Perspektive zu betrachten und dahingehend ein vertiefendes Verständnis für die Studienergebnisse zu erlangen.

Im Kontext der Glasindustrie wurde aus verfahrenstechnischer Sicht vor allem auf verschiedene Schmelzverfahren zur Herstellung von Behälterglas und Flachglas eingegangen. Im Zuge der Keramikbranche waren besonders die Prozesse des Trocknen und Brennens von zentraler Bedeutung.

Auf die Vorstellung der technischen Details folgte jeweils eine Betrachtung aus wirtschaftlichem Blickwinkel. Hierbei standen vor allem die Wärmegestehungskosten und ihre Auswirkungen auf die Attraktivität der untersuchten Technologien im Mittelpunkt sowie die Beleuchtung der Modernisierungszyklen der Anlagen in wirtschaftlichem Kontext und unter der Prämisse der angestrebten CO2-neutralen Prozesswärmeerzeugung.

Im Zuge der Diskussionsrunde und interaktiven Arbeitsphase in Kleingruppen wurden von den Teilnehmenden u.a. die folgenden Hindernisse und Fragen identifiziert:

Elektrifizierung

• Die benötigte Anschlussleistung müsste gewährleistet sein, dies sei häufig nicht der Fall.
• Investitionszuschüsse würden benötigt werden.
• Zum Netzausbau und Netzanschlüssen gebe es noch viele offene Fragen.
• Die Bereitstellung von grüner Energie müsste gewährleistet sein.

Wasserstoffnutzung

• Kosten und Verfügbarkeit seien entscheidend für eine Anwendung von Wasserstoff.
• Eine Umstellung auf Wasserstoff sei momentan nur mit entsprechenden Förderungen realisierbar.
• Eine entsprechende Infrastruktur sei bisher nicht gesichert.

Die Ergebnisse der Workshops können hier eingesehen werden. Alle Ergebnisse fließen in die Abschlussveranstaltung am 23. April 2024 ein.

Am Workshop 2 der Veranstaltungsreihe am 24. November 2023, der sich zum einen gezielt an die Gießerei-Industrie und zum anderen an die Branchen der Aluminium- und Kupferverarbeitung richtete, nahm ein Kreis von insgesamt ca. 50 Personen der drei Branchen teil.

Ziel des Workshops war es, ähnlich den vorangegangenen Terminen der Veranstaltungsreihe, einige der technischen der elf Thesen, welche die Grundlagen für eine Transformationsstrategie bilden (s. Bericht zum Kick-off) aus einer branchenbezogenen Perspektive zu betrachten und dahingehend ein vertiefendes Verständnis für die Studienergebnisse zu erlangen.

Im Rahmen der Gießerei-Industrie lag der verfahrenstechnische Fokus der Studie insbesondere auf unterschiedlichen Formgussverfahren. Im Kontext der Aluminium- und Kupfer-Industrie wurden ausgewählte Guss-, Walz-, und Pressverfahren näher betrachtet.

Auf die Einordnung der technischen Ergebnisse der Studie folgte jeweils ein wirtschaftlicher Betrachtungsansatz. Hierbei lagen vor allem die Wärmegestehungskosten und ihre Auswirkungen auf die Attraktivität der untersuchten Technologien im Fokus sowie die Modernisierungszyklen der Anlagen, welche einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf eine angestrebte CO₂-neutrale Prozesswärmeerzeugung haben.

Im Zuge der Diskussionsrunde und interaktiven Arbeitsphase in Kleingruppen wurden von den Teilnehmenden u.a. die folgenden Hindernisse und Fragen identifiziert:

Infrastruktur / Wirtschaftlichkeit

• vor allem im Rahmen einer Elektrifizierung fehle es besonders im ländlichen Raum an Infrastruktur
• Kosten für den Ausbau einer entsprechenden Infrastruktur (sowohl für Strom als auch für Gas) seien sehr hoch
• Anfallende Umbaukosten seien für mittelständische Unternehmen ohne eine Förderung finanziell kaum tragbar
• Mit den aktuellen Strompreisen sei eine Umstellung bspw. auf Induktionsöfen kaum realisierbar
• Erneuerbare Energien müssten kontinuierlich verfügbar sein

Politische Rahmenbedingungen

• Der Einsatz von Biokoks könnte durch die Erneuerbare-Energie-RL (RED III) und nationale politische Voraussetzungen beschränkt und dadurch gefährdet werden, für diesen Fall sollten bzw. müssten Ausnahmen möglich sein
• Künftige CO₂-Preise und deren Entwicklungsziele müssten eindeutig kommuniziert werden
• Bei einer möglichen Priorisierung bzgl. einer H₂-Verteilung könnte es zu Planungsrisiken hinsichtlich einer Energieträgerumstellung kommen

Technologie

• Der Einfluss einer Wasserstoffbeheizung auf die metallischen Werkstoffe und/oder das Feuerfestmaterial ist zu überprüfen.
• Der Einsatz hybrider Beheizungstechnologien stünde noch relativ am Anfang und sei bisher wenig im industriellen Maßstab vertreten

Die Ergebnisse der Workshops können hier eingesehen werden. Alle Ergebnisse fließen in die Abschlussveranstaltung am 23. April 2024 ein.

Den Zusatztermin zu Workshop 1 (Stahl/Schmieden/Härten) am 2. November 2023, der auf Grund einer Terminkollision mit dem HärtereiKongress angeboten wurde, nahm eine kleine, dafür umso diskussionsfreudigere Runde von 10 Teilnehmenden wahr.

In diesem Termin sollte vor allem auf einige der technischen der elf Thesen, welche die Grundlagen für eine Transformationsstrategie bilden (s. Bericht zum Kick-off) speziell aus dem Blickwinkel der Härtereitechnik eingegangen werden. Unterschieden wurde im Rahmen der Studie zwischen Lohnhärterein und Betriebshärtereien, die vielfach in der Automobilbranche angesiedelt sind. Bei den in der Studie und im Workshop näher betrachteten Prozessketten handelte es sich um das Einsatzhärten, das Vergüten und das Nitrieren & Nitrocarburieren. Die betrachteten Anlagentypen sind Durchlauföfen (für Lohn- und Betriebshärtereien) und Kammeröfen (für Lohnhärterein).

Während der Diskussion und dem interaktiven Arbeiten an einem digitalen Whiteboard wurden u.a. folgende Hindernisse aus dem Kreis der Teilnehmenden identifiziert:

Infrastruktur / Wirtschaftlichkeit

• Die notwendige Infrastruktur für einen hohen Strom- oder Wasserstoffbedarf besteht noch nicht.
• Mögliche Priorisierung von Produktionsbereichen oder Branchen für die Versorgung mit Wasserstoff; wie wird diese ggf. aussehen?
• Mögliche Abhängigkeit des Wasserstoffpreises vom Strompreis.

Verfügbarkeit

• In Anlehnung an die infrastrukturellen Hürden stellt sich weiterhin die Frage, ob überhaupt die benötigten riesigen Mengen an grünem Strom oder grünem Wasserstoff in Zukunft verfügbar sein werden.
• Damit eine Umstellung des Anlagenparks gelingen kann muss die Versorgungssicherheit gewährleistet sein.

Technologie / Forschung & Entwicklung

• Die Brennertechnik ist für den Einsatz von Wasserstoff in bestehenden Erdgasbrennern noch nicht ausgereift.
• Welchen Einfluss hat das Mischungsverhältnis eines Gasgemisches aus Erdgas und Wasserstoff auf die Brennertechnologie?

Darüber hinaus wurde das Thema Anlagenlebensdauer kritisch besprochen. Die Erkenntnisse aus der Diskussion wurden dankend aufgenommen und werden im Rahmen der Studie umgesetzt.

Die Ergebnisse der Workshops können hier eingesehen werden. Alle Ergebnisse fließen in die Abschlussveranstaltung am 23. April 2024 ein.

Zum ersten Workshop der Veranstaltungsreihe am 25. Oktober 2023, der sich gezielt an die Stahl-, Schmiede- und Härtereibranche richtete, fanden sich rund 70 Teilnehmende ein. Der Großteil des Teilnehmendenkreises war der Stahlbranche oder Umformtechnik zuzuordnen. Bedingt durch eine Terminkollision mit dem HärtereiKongress war diese Branche kaum vertreten, es stand allerdings ein Ausweichtermin auf dem Programm. Ziel der Veranstaltung war die branchenspezifische Vorstellung der Ergebnisse der UBA-Studie.

Vorwiegend wurden einige der technischen der elf Thesen, welche die Grundlage für eine Transformationsstrategie bilden (s. Bericht zum Kick-off), insbesondere aus Perspektive der drei verschiedenen Branchen betrachtet. Auf die technischen Einblicke in die Studienergebnisse folgte die Vorstellung der Auswirkungen der Wärmegestehungskosten auf die Attraktivität der untersuchten Technologien sowie die Einordnung der Lebensdauer der Anlagen in den wirtschaftlichen Kontext.

In den Diskussionsrunden und während der interaktiven Arbeitsphase in Kleingruppen wurden von den Teilnehmenden u.a. die folgenden Hindernisse und Fragen identifiziert, um nur einige exemplarisch zu nennen:

Elektrifizierung

• Restriktionen in der Bauteilgröße, denn der Umbau bestehender Anlagen benötige einen Ofenraum, der bei spezifisch ausgelegten Anlagen nicht verfügbar sei.
• Zu geringe Energiedichten der Beheizung.
• Zu hohe Energiekosten.

Wasserstoffnutzung

• Was sind mögliche Auswirkungen des Wasserstoffs auf hochfeste und legierte Stähle?
• Welchen Einfluss hat die Ofenatmosphäre auf die Produktqualität?
• Im internationalen Wettbewerb sei die Wirtschaftlichkeit dieser Technologie nicht durch höhere CO₂-Kosten erzielbar.
• Ohne Förderung sei der dauerhafte Einsatz von H₂ nicht realisierbar.

Hybrid

• Ist für eine Hybride Lösung eine „doppelte“ Infrastruktur notwendig oder sind Vereinfachungen möglich?
• Sei auf Grund technologischer Herausforderungen „beider Seiten“ vorerst nicht relevant.
• Es müsste sich eine deutlicher OPEX Vorteil gegenüber fossilen Technologien entwickeln, damit sich Kosten amortisieren.
• Auf der anderen Seite sei die Entwicklung der Zukunft unsicher, so dass es sich aus Risikomanagement technischer Sicht momentan kein Unternehmen leisten könne, ausschließlich auf eine künftige H₂-Nutzung oder eine Elektrifizierung zu setzen.

Die Ergebnisse der Workshops können hier eingesehen werden. Alle Ergebnisse fließen in die Abschlussveranstaltung am 23. April 2024 ein.

Mit dem Kick-off am 27. September 2023 ist die online Veranstaltungsreihe zur UBA-Studie „CO2-neutrale Prozesswärmeerzeugung“ gestartet.

Die CO₂-neutrale Bereitstellung von Prozesswärme ist eine Grundvoraussetzung zur Erreichung der Klimaziele Deutschlands. Ein Großteil der Treibhausgasemissionen des Industriesektors lässt sich direkt auf die Prozesswärme zurückführen. Diese ist derzeit stark von fossilen Energieträgern abhängig und Erdgas ist der wichtigste Energieträger, während erneuerbare Energien lediglich vereinzelt genutzt werden.

Im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA) haben das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) und das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik (IOB) der RWTH Aachen eine Studie durchgeführt, mittels derer Techniken für die CO₂-neutrale Bereitstellung von Prozesswärme aus technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Perspektive betrachtet wurden. Die Schwerpunkte liegen auf der Elektrifizierung und dem Einsatz von Wasserstoff, unter der Prämisse, dass diese Energieträger in ausreichender Menge und CO₂-neutral verfügbar sind. Die Untersuchung wurde für 13 Branchen und 34 exemplarische Anwendungen in der Metall- und Mineralindustrie sowie für die Querschnittstechnik Dampferzeugung durchgeführt. Ziel der Studie ist somit die Ermittlung des aktuellen Stands der Technik und des daraus resultierenden Handlungsbedarfs zum Einsatz CO₂-neutraler Prozesswärmeanlagen.

Der Einladung zum Kick-off zur Veranstaltungsreihe sind rund 120 Teilnehmende gefolgt. Ziel des Kick-offs war zum einen die Einordnung und Vorstellung der zentralen Ergebnisse der Studie sowie der Methodik der Veranstaltungsreihe, zum anderen sollten in einer Diskussionsrunde Anregungen zur inhaltlichen Schwerpunktsetzung und methodischen Aufbereitung der Workshops aus dem Plenum gesammelt werden.

Eine kurze Umfrage zu Beginn der Veranstaltung sollte dabei einen Überblick über die Teilnehmerinnen und Teilnehmer verschaffen.

Überwiegend nahmen Vertretende aus dem produzierenden Gewerbe (ca. 36 %) an dem ersten Termin der Reihe teil, aber auch die Brachen des Anlagenbaus (ca. 17 %), sowie der Forschung und Entwicklung (ca. 22 %) waren verhältnismäßig stark vertreten. Die restlichen Teilnehmenden waren zu kleineren Teilen weiteren verschiedenen Branchen zuzuordnen. Dazu gehörten Energieversorger, Medien, Technologieentwickler, Projektträger, Behörden, öffentlicher Dienst, Landesagenturen, Industrieverbände, selbstständige Ingenieurdienstleister oder Hersteller von Mess- und Regeltechnik. Im Rahmen der Umfrage ordneten sich ca. 60 % der Teilnehmenden großen Unternehmen mit mehr als 250 Beschäftigten zu; die restlichen 40 % entfielen entsprechend auf Angehörige von KMU.

Die Frage nach einer bereits vorhandenen Dekarbonisierungsstrategie im Unternehmen beantwortete rund die Hälfte mit „ja“. Rund 12 % verneinten diese Frage. Teilnehmende, die nicht dem produzierenden Gewerbe oder dem Anlagenbau zugeordnet sind konnten diese Frage meist nicht repräsentativ beantworten, da kein Anlagenpark betrieben wird. Ähnliches galt für die Frage nach dem überwiegend eingesetzten Energieträger. Ein Großteil (ca. 40 %) setzt nach wie vor fossil basierte Energieträger ein. Ca. 17 % setzen auf Strom als Energiequelle. Vereinzelt wurde ebenso Biomasse oder die Abhängigkeit der Wahl des Energieträgers vom „Kundenwunsch“ genannt. Selbst hier im kleinen Umfragerahmen zeigte sich damit deutlich die bereits angesprochene Abhängigkeit von fossil basierten Energieträgern.

Nach der ersten Einordnung des Teilnehmendenkreises erfolgte die Vorstellung der zentralen Ergebnisse der Studie: Die Arbeiten und Untersuchungsergebnisse münden in elf Thesen, welche die Grundlagen für eine Transformationsstrategie bilden können. Die ersten sechs dieser Thesen stehen im Bezug zu technischen Ergebnissen, die weiteren fünf haben wirtschaftliche und marktrelevante Aussagen zum Gegenstand. Nähere inhaltliche Informationen befinden in den Unterlagen zur Veranstaltung.

Im zweiten Teil der Veranstaltung war das Plenum gefragt. In einer Diskussionsrunde und interaktivem Arbeiten an einem digitalen Whiteboard wurden Wünsche und Anregungen sowie Impulse zur inhaltlichen Gestaltung der kommenden Workshops gesammelt.

Hierbei kristallisierte sich besonders großes Interesse an der genaueren Betrachtung u.a. der folgenden Fragestellungen heraus:

Umrüstung

• Anregungen für die Umrüstung bestehender (vielfach Erdgas beheizter) Anlagen auf den Betrieb mit Strom und/oder H₂. Hier sind sowohl die technischen als auch die monetären Lösungsmöglichkeiten von Interesse. Inwiefern ist eine Umstellung eines bestehenden Anlagenparks wirtschaftlich? Was für Unterstützungsmöglichkeiten (sowohl technisch als auch finanziell) gibt es?
• Ersetzen von Gasbrennern durch Plasmabrenner als Option?
• Welche Technologien sind attraktiv für welche Anwendungen; welche setzen sich (nicht) durch?

Infrastruktur

• Inwiefern muss städtische oder unternehmenseigene Infrastruktur angepasst, ausgebaut oder grundsätzlich zunächst errichtet werden, um eine Umrüstung auf CO₂-neutrale Energieträger möglich zu machen?
• Welches Potenzial birgt der Einsatz von Speichertechnologien?
• Welche Vorteile kann eigene Energieerzeugung durch PV oder Solarthermie bringen?

Wirtschaftlichkeit

• Prognosen der Preisentwicklungen für Strom, Wasserstoff und Zertifikate
• Energiekostenvergleich auf nationaler, europäischer und globaler Ebene
• Wirtschaftlichkeit einer Umrüstung (s.o.)

Im weiteren Verlauf der Veranstaltungsreihe werden im Zeitraum bis zum 20. Februar 2024 branchenspezifische Workshops stattfinden. Ziel der branchenspezifischen Workshops ist einerseits die vertiefte, branchenspezifische Vorstellung der Studienergebnisse. Andererseits soll gemeinsam an den Herausforderungen und Möglichkeiten zur Umsetzung einer CO₂-neutralen industriellen Prozesswärmeerzeugung gearbeitet werden. Die Ergebnisse der verschiedenen Workshops werden schließlich gebündelt und in einer Abschlussveranstaltung am 23. April 2024 zusammengetragen.