Autor: Christian Schwotzer

Online Diskussionsrunde zeigt Potential und Hürden auf

Die Energiewende stellt die Industrie vor Rahmenbedingungen, die zunehmend komplexer und herausfordernder werden. Das Innovationsnetzwerk nahm dies zu Anlass um Industrie, Verwaltung und Wissenschaft einzuladen und den Status quo sowie die zukünftigen Herausforderungen für Industrieofenbau und Thermoprozesstechnik zu diskutieren. Der Einladung zur Diskussionsrunde am 7. April 2022 sind rund 100 Teilnehmerinnen und Teilnehmer, überwiegend aus dem produzierendem Gewerbe und dem Anlagenbau, darunter viele KMU, gefolgt. Vertreten waren nahezu alle Zweige der Metall- und Mineralindustrie, wie eine kurze Umfrage im Rahmen der Veranstaltung zeigte.

In drei Impulsvorträgen zu den Themen: Technik, Ökologie und Wirtschaftlichkeit stellte das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH Aachen University einige Aspekte der aktuellen Entwicklungen im Kontext der Energiewende vor. Diese wurden in einer gemeinsamen Diskussion am virtuellen Whiteboard für die Technolgieschwerpunkte: Elektrifizierung, Wasserstoff und Flexibilität weiter vertieft. Zwei Leitfragen sollten die Diskussion anregen. Zum einen die Frage: „Wie muss der Technologiemix für eine energieeffiziente, CO2-neutrale und wirtschaftliche Produktion zukünftig aussehen?“, und zum anderen die Frage: „Welchen Beitrag können die Technologien: Elektrifizierung, Wasserstoff, Flexibilität dazu leisten?“. Im Fokus standen der technologiespezifische Entwicklungsbedarf, Herausforderungen und Hindernisse auf dem Weg zu einer CO2-neutralen Prozesswärmeerzeugung.

Es zeigte sich, dass eine Elektrifizierung für viele Anwendungen zum Stand der Technik gehört und bereits gegenwärtig für die Unternehmen von Bedeutung ist. Zukünftig sehen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer EE-Strom, Wasserstoff aber auch Gas als die für ihr Unternehmen am relevantesten Energieträger an. Biogene Brennstoffe spielen eine untergeordnete Rolle. Die größten Herausforderungen für den Einsatz bestehen in der Verfügbarkeit der Energieträger und einer wirtschaftlichen Umsetzung CO2-neutraler Prozesswärmeerzeugung. Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht für elektrische Beheizungskonzepte insbesondere in der Erweiterung der Einsatzgrenzen und für den Einsatz von Wasserstoff in der Erprobung und Untersuchung des Einflusses auf Produktqualität, Ausbringen und Ofenkomponenten. Beiden Technologien wird ein hohes Potential zugeschrieben. Hybride Lösungen (Brenngas/elektrisch) gehören vereinzelt zum Stand oder Technik oder befinden sich in der Erprobung. Brennstoff-flexible Brenner werden anwendungsspezifisch eingesetzt. Die größte Hürde für den Einsatz hybride Lösungen, insbesondere für den flexiblen Einsatz von Brenngas und Strom liegt im zusätzlichen Investitionsbedarf. Dieser hat neben den Energie- und Betriebskosten, sowie dem CO2-Fußabdruck einen wesentlichen Einfluss auf die Entscheidung für den Einsatz neuer Technologien. Der Forschungs- und Entwicklungsbedarf für hybride Technologien besteht insbesondere in der Modellierung, Automatisierung sowie Regelung unter Berücksichtigung prozess- und energiemarktspezifischen Kenngrößen. Hierzu ist eine enge Kooperation mit Energiedienstleistern und Netzbetreibern erforderlich um das Potential für wirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten und den Beitrag zur Netzstabilität zu heben.

Insgesamt zeigen die Ergebnisse der Diskussionsrunde einen hohen technologischen Reifegrad in Bezug auf die Möglichkeiten einer CO2-neutrale Prozesswärmeerzeugung. Es ist vor allem eine Frage der Verfügbarkeit und des wirtschaftlichen Einsatzes erneuerbarer Energien. Darüber hinaus fehlt es vielfach an Anwendungsbeispielen in denen das technische und wirtschaftliche Potential nachgewiesene wurde. Hier möchte das Innovationsnetzwerk weiter unterstützen und entsprechende Kooperationen und Projekte anstoßen sowie die Ergebnisse und Ansatzpunkte der Diskussionsrunde systematisch weiter vertiefen.

Jahresrückblick 2021 – Dekarbonisierung, Carbon Footprint und Wasserstoff

Im Jahr 2021 war bedingt durch die Corona-Pandemie die Präsenz des Innovationsnetzwerks geringer als in den vorherigen Jahren. Dennoch wurde an wichtigen Themen gearbeitet und vor allem der bilaterale Austausch mit Partnern, Fachausschüssen, Initiativen und Netzwerken gepflegt und ausgebaut. Als zentrale Themen für die Energiewende in der Thermoprozesstechnik tauchten dabei immer wieder die Dekarbonisierung oder auch Defossilisierung von Prozesswärme, der Einsatz von Wasserstoff und die Bestimmung des Product Carbon Footprints, dem CO2-Fußabdruck für Produkte auf. All diese Themen wurden im letzten Jahr durch das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH Aachen University (IOB) im Rahmen von Forschungs- und Industrieprojekten, der Mitarbeit in Fachausschüssen und Netzwerken, Studien sowie eigenen Veranstaltungen intensiv bearbeitet und diskutiert und sollen nun in das Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating einfließen.

Ein Highlight des letzten Jahres war in diesem Zusammenhang das zweitägige 3. Aachener Ofenbau- und Thermoprozess-Kolloquium (AOTK) am 7. und 8. Oktober 2021 in Aachen (Titelbild des Blogbeitrags). In einer Vielzahl von Vorträgen wurden die gegenwärtigen und zukünftigen Herausforderungen für Industrieofenbau und Thermoprozesstechnik diskutiert. Darunter auch zwei Vorträge, die im Rahmen der Arbeiten an einer Studie für das Umweltbundesamt zum Thema CO2-neutrale Prozesswärmeerzeugung entstanden sind, welche durch das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI sowie das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH Aachen University (IOB) erstellt wird. Die Studie hat die Ermittlung des Stands der Technik und des weiteren Handlungsbedarfs zum Einsatz strombasierter Prozesswärmeanlagen zum Thema und soll einen Beitrag zu den Möglichkeiten der Transformation des industriellen Anlagenparks im Rahmen der Energiewende in Deutschland liefern. Während die Arbeiten des IOB die Untersuchungen zum technischen Potential in der Metall- und Mineralindustrie umfassen (einen Auszug aus den Arbeiten zeigt der Vortrag von C. Schwotzer et al.), liegt der Fokus der Arbeiten des Fraunhofer ISI auf der Analyse und Erarbeitung von Kosten, Handlungsoptionen und Politikempfehlungen (einen Auszug aus den Arbeiten zeigt der Vortrag von M. Rehfeldt et al.). Die Ergebnisse zeigen die technische Vielfalt der Thermoprozesstechnik, deren Potential, aber auch die ökologischen und ökonomischen Herausforderungen, welche die Energiewende und Dekarbonisierung von Prozesswärme mit sich bringt.

Im kommenden Jahr soll im Rahmen des Innovationsnetzwerks Hybrid-Heating insbesondere das Thema Dekarbonisierung von Prozesswärme im Fokus stehen. Wasserstoff ist in den letzten Jahren zu einem der großen Themen der Energiewende in Politik und Forschungslandschaft herangewachsen. Dennoch sind auch strombasierte Beheizungstechnologien von essentieller Bedeutung. Hier muss weiterhin technologieoffen gedacht und auch unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Aspekte das Potential zukünftiger Technologie für die Thermoprozesstechnik analysiert werden. Das Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating soll dazu auch im nächsten Jahr einen wichtigen Beitrag für Forschung und Entwicklung leisten und den Kontakt zur Industrie pflegen.

Web-Seminar zum Workshop „Zukünftige Beheizungstechnologien“ erfolgreich

Am 19. Juni 2020 hat erfolgreich das erste Web-Seminar im Rahmen des Innovationsnetzwerks Hybrid-Heating stattgefunden. Schwerpunkt der Veranstaltung waren zukünftige Beheizungstechnologien für Industrieöfen und Thermoprozessanlagen der energieintensiven Industrie. Die Veranstaltung, ursprünglich als eintägiger Workshop in Aachen geplant, musste aufgrund der veränderten Rahmenbedingungen und Kontaktbeschränkungen umdisponiert werden. Die Wahl fiel auf ein Web-Seminar mit einem Umfang von zweieinhalb Stunden, bestehend aus einer kurzen informativen Vortragsreihe seitens des Instituts für Industrieofenbau und Wärmetechnik zu aktuellen Themen des Netzwerks mit anschließenden Kurzvorträgen aus den Reihen der Teilnehmer.

Ziel des Workshops war es, zukünftige Beheizungskonzepte für Industrieöfen im Kontext der Energiewende vorzustellen und zu diskutieren. Dabei stellt das Web-Seminar den Auftakt zu einer Reihe von Folgeveranstaltungen dar, in der Schwerpunktthemen vertieft bearbeitet, aber auch neue Projektideen vom Netzwerk aufgegriffen und weiterverfolgt werden sollen. Im Fokus steht dabei immer das übergeordnete Ziel des Netzwerks Akteure zu vernetzen und Wissen zu transferieren um gemeinsam an Lösungen für die Energiewende in der energieintensiven Industrie zu arbeiten.

In diesem Zusammenhang wurden hoch interessante Beiträge zum einen von Verbänden wie dem BEE zum politischen Rahmen der Energiewende in der Industrie oder dem VDI zur Richtliniengestaltung für energieflexible Fabriken vorgestellt, zu anderen spannende Beiträge zu Projektideen verschiedener Firmen und Forschungsinstitute. Hier standen thermische Stromspeicher, hybride Anlagen und Anlagenkomponenten sowie Möglichkeiten zur energieoptimierten Prozessführung im Fokus. Zum Abschluss der Veranstaltung blieb Raum für kurze Unternehmenspräsentationen zum Austausch von Kompetenzen. Flankiert wurden die Themen der Veranstaltung mit Vorträgen des Instituts für Industrieofenbau und Wärmetechnik zu Arbeiten an einer Studie für das Umweltbundesamt mit dem Inhalt CO2-neutrale Prozesswärmeerzeugung, dem Tool der Ökobilanzierung und der begleitenden Technologieanalyse im Rahmen des Netzwerks.

Angesprochen wurden Interessenten aus Industrie, Wissenschaft und Verbänden. Die kontinuierlich ca. 100 Teilnehmer des Web-Seminars umfassten unter anderem den industriellen Anlagenbau, Anlagenbetreiber, Energiedienstleistungen, Forschungsvereinigungen und Industrieverbände. Das Feedback zum Format des Workshops war durchweg positiv, sodass weitere Veranstaltungen in diesem Format geplant sind. In diesem Sinne war erste Web-Seminar im Rahmen des Innovationsnetzwerks Hybrid-Heating ein gelungener digitaler Auftakt zu einer Reihe weiterer digitaler, persönlicher oder hybrider Veranstaltungen im Rahmen des Netzwerks zu Thema Energiewende in der energieintensiven Industrie.

Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating auf der E-World 2020

Auch dieses Jahr fand wieder die Leitmesse der Energiewirtschaft, die E-World energy & water vom 11.-13. Februar 2020 in Essen statt. Die Messe ist wie jedes Jahr der Branchentreffpunkt der europäischen Energiewirtschaft. Als Informationsplattform für die Energiebranche versammelt sie nationale und internationale Entscheider in Essen um über Zukunftsthemen der Branche zu diskutieren.
Nach der positiven Resonanz vom letzten Jahr war das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik wieder mit dem Thema „Hybrid-Heating“, nun als Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating, als Austeller mit einem Stand im Bereich Innovation vertreten. Das Feedback war durchweg positiv. Es wurden neue Interessenten für das Netzwerk gewonnen und Kontakte zu Energiedienstleistern, Verbänden und Fachforen geknüpft. So ergab sich beispielsweise die Möglichkeit das Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating demnächst auf Messe Energy Storage Europe in Düsseldorf auf dem dort initiierten Decarbonization Hub, dem Touchpoint rund um die Senkung von CO2-Emissionen, vorzustellen. Insgesamt zeigte die Messe erneut, welche wesentliche Rolle die energieintensive Industrie im Rahmen der Energiewende spielt. Hier konnte sich das Innovationsnetzwerk Hybrid-Heating weiter als Experte und Ansprechpartner positionieren.

2. Fachworkshop beschreibt den rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmen für Hybrid-Heating

Mit rund 35 Vertretern aus Industrie, Wissenschaft und Verbänden wurden im 2. Fachworkshop zum Innovationsforum Hybrid-Heating die rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für hybride Anlagen diskutiert. Dazu hatte das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH Aachen University im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts in die ICT Cubes nach Aachen eingeladen.

Professor Herbert Pfeifer eröffnete die Veranstaltung und begrüßte die Teilnehmer. Dr. Christian Schwotzer stellte die Intention des Innovationsforums und die Zielsetzung des Fachworkshops vor: „Technisch ist im Bereich der Industrieofen- und Thermoprozesstechnik schon heute viel möglich. Es gilt die rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für den Einsatz hybride Beheizungskonzepte kritisch zu hinterfragen und Handlungsbedarf zu definieren. Hybrid-Heating bietet dabei eine Plattform für den fachlichen Austausch zwischen der Thermoprozesstechnik und der Energiewirtschaft.“

Es folgte die Vorstellung der Klimaziele, als eine der Rahmenbedingungen für Hybrid-Heating, durch Frau Krebs vom VDMA aus Brüssel. Der Vortrag betonte der zum einen die erhöhten Anforderungen an die Industrie und ihre Prozesse, zum anderen aber auch die Chance für die Industrie als Innovationsführer und Mitgestalter der Energiewende aufzutreten. Es folgten ein Kostenvergleich für hybrid und konventionell beheizte Anlagen durch Herrn Dr. Schröder, bevor Herr Professor Dr. Borchert das Thema: „Industrieunternehmen als flexible Teilnehmer am Strommarkt - Notwendigkeit oder Wunsch?“ adressierte. Hierbei können Industrieunternehmen ihren Nutzen aus Flexibilität heben, wenn sie Prozesse flexibilisieren und so auf Engpässe im Markt oder im Netz reagieren, sie mit dem Lieferanten bzw. Energiehändler enger interagieren oder sie eine Steuerung durch den Netzbetreiber erlauben und so Systemdienstleistungen bereitstellen. Es folgten weitere spannende Vorträge und Diskussionen zu spezifischen Themen wie der Hybridisierung von Prozessen in der Grundstoffindustrie, der Einbindung hybrider Anlagen in virtuelle Kraftwerke und Wärmebehandlungsöfen in der ETA-Fabrik.

Die Veranstaltung endet mit dem Fazit, dass der Zugang zum Energiemarkt für hybride Anlagen aktuell nur bedingt möglich ist und nur geringe wirtschaftliche Anreize bestehen. Die Industrie hat aber auch die Möglichkeit und steht in Plicht die notwendigen rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für einen erfolgreichen Einsatz hybrider Anlagen zu definieren. Handlungsbedarf besteht insbesondere im Bereich der Energiepreisbildung. Dies wird eines von vielen spannenden Themen auf dem Innovationsforum Hybrid-Heating am 11.-12. April 2019 in Aachen sein.

Innovationsforum Hybrid-Heating auf der E-world 2019

Am 5.-7. Februar fand die Leitmesse der Energiewirtschaft, die E-world energy & water in Essen statt. Die Messe ist der Branchentreffpunkt der europäischen Energiewirtschaft. Als Informationsplattform für die Energiebranche versammelt sie jährlich nationale und internationale Entscheider in Essen.

Das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik hat die Gelegenheit genutzt und als Austeller im Bereich Innovation mit dem Schwerpunkt Wissenschaft und Forschung das Innovationsforum „Hybrid-Heating“ vorgestellt. Dies eröffnete die Möglichkeit neue Kontakte in den Bereich der Energietechnik zu knüpfen und für die Thematik „Hybrid-Heating“ als einen Baustein der Energiewende zu sensibilisieren. Es wurde eine Vielzahl von Fachgesprächen geführt, Innovative Ideen diskutiert und weitere Interessenten für das Innovationsforum gewonnen. Die durchweg positive Resonanz in den Gesprächen zeigte einmal mehr die Relevanz von Hybrid-Heating für die Energiewende. Insbesondere für den Industriesektor ist Hybrid-Heating ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu einer langfristigen Reduzierung der Treibhausgasemissionen.

1. Fachworkshop demonstriert die Möglichkeiten der Thermoprozesstechnik

Mit rund 35 Vertretern aus Industrie, Wissenschaft und Verbänden wurde im 1. Fachworkshop zum Innovationsforum Hybrid-Heating der Stand der Technik zu den Themen Anlagenbau und Anlagenbetrieb erarbeitet. Dazu hatte das Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH Aachen University im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts nach Aachen eingeladen.

Professor Herbert Pfeifer eröffnete die Veranstaltung und begrüßte die Teilnehmer. Dr. Christian Schwotzer stellte die Intention des Innovationsforums und die Zielsetzung des Fachworkshops vor: Hybrid-Heating bietet eine Plattform für den fachlichen Austausch zwischen der Thermoprozesstechnik und der Energiewirtschaft. Im Workshop steht die Erarbeitung der technischen Lösungen für hybride Beheizungssysteme im Fokus. Diese bildet die Basis für alle weiteren wirtschaftlichen, rechtlichen und politischen Diskussionen.

Es folgte die Vorstellung technischer Lösungen zum Thema hybride Beheizungstechnologien für verschiedenste industrielle Anwendungsfälle, wie der Eisen- und Stahlherstellung aber auch der Herstellung von Produkten aus Aluminium oder Glas. Hier standen insbesondere die technischen Möglichkeiten des Anlagenbaus aber auch der Zulieferer, wie etwa den Herstellern von Brennern oder Heizelementen, im Fokus. Ergänzt wurden die Beiträge aus der Industrie durch Beiträge aus der Wissenschaft zum Thema Hybride Erwärmungskonzepte aus Forschung und Entwicklung sowie CO2-Einsparung. Die Veranstaltung endet mit dem Fazit, dass die Industrieofentechnik grundsätzlich mit vielen innovativen Technologien, Konzepten und technischen Lösungen zum Thema Hybrid-Heating sehr gut aufgestellt ist. Für eine erfolgreiche Umsetzung gilt es nun diese zusammen mit den politischen, rechtlichen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen im Kontext der Energiewende zu diskutieren.

Innovationsforums „Hybrid-Heating“ erfolgreich gestartet

Mit rund 50 Vertreter aus Industrie, Wissenschaft und Verbänden ist das Innovationsforum Hybrid-Heating erfolgreich gestartet.

Professor Herbert Pfeifer eröffnete die Veranstaltung und begrüßte die Teilnehmer. Dr. Christian Schwotzer stellte das Projekt und die Intention des Innovationsforums vor: Hybrid Heating bietet eine Plattform für den fachlichen Austausch zwischen der Thermoprozesstechnik und der Energiewirtschaft, um neue technische Lösungen zu entwickeln und sich der Herausforderung der Energiewende zu stellen. Es folgten Vorträge aus Industrie und Wissenschaft, welche die Entwicklungen auf dem Energiemarkt und mit dem „Hybriden Rekuperator“ neue Technologien im Kontext Power-to-Heat thematisierten. Ein Vortrag zum Thema „Virtuelle Kraftwerke“ verdeutlichte wie energieintensive Anlagen als Verbraucher am Energiemarkt profitieren können.

Abgerundet wurde die Auftaktveranstaltung mit einer Podiumsdiskussion mit dem Fazit, dass im Bereich der Industrieofentechnik eine Vielzahl von innovativen hybriden Beheizungskonzepte vorhanden ist. In den folgenden Workshops gilt es nun diese im Detail zu diskutieren und in den Kontext der energiewirtschaftlichen und klimapolitischen Entwicklungen einzuordnen.