Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen die spezifischen Anforderungen und Forschungsbedarfe zur Dekarbonisierung großer energieintensiver Industriebereiche.
Das Institut für CO2 -arme Industrieprozesse erweitert das Forschungsportfolio des DLR um den neuen Schwerpunkt CO 2 -Minderung für industrielle Prozesse. Gleichzeitig ergänzen die Forschungsthemen des Instituts die Aktivitäten zur nachhaltigen Stromerzeugung und -speicherung.
Industrielle Prozesse tragen erheblich zum Ausstoß von Treibhausgasen bei. Da in der Industrie häufig fossile, kohlenstoffhaltige Energieträger als Rohstoffe genutzt und oft hohe Prozesstemperaturen benötigt werden, ist ein Ersatz durch erneuerbare Energiequellen und -träger schwierig.
Nicht nur die Rohstoffe müssen ersetzt werden. Meist ist ein Umbau der gesamten Prozesse und der dafür erforderlichen Energieversorgung notwendig. Das DLR erforscht, wie eine Umgestaltung der Industrieprozesse zu einer erfolgreichen Dekarbonisierung dieses energieintensiven Sektors beitragen kann. Der Fokus liegt dabei auf der intelligenten Bereitstellung von Hochtemperaturwärme sowie auf dem Ersatz kohlenstoffhaltiger Rohstoffe.
In weiten Teilen der Industrie besteht ein erheblicher Bedarf an Prozesswärme im Temperaturbereich zwischen 150 und 500 Grad Celsius. Diese bereitzustellen, ist eine große Herausforderung. Neben der Elektrifizierung ist vor allem eine ressourcenschonende und effiziente Integration vorhandener Wärmequellen, zum Beispiel aus Abwärme, eine Maßnahme für eine zukunftsfähige Energieversorgung der Industrie.
Das DLR erforscht und entwickelt daher Hochtemperaturwärmepumpen für die industrielle Wärmeversorgung. Diese stellen im Demonstrationsmaßstab sowohl geeignete Prozesswärme als auch Prozesskälte bereit. Praktische Versuchsabläufe dienen als Basis für parallel erzeugte Simulationsmodelle, die künftige Weiterentwicklungen in komplexen Systemintegrationen abbilden, zum Beispiel durch Nachnutzung ehemaliger Kohlekraftwerke. Stichwort ist hier „Third Life for Coal Fired Power Plants”.
Umbau kohlenstoffbasierter Prozesse
Als erhebliche Quellen für CO2 gelten die Metall- beziehungsweise Grundstoffindustrien. Durch industrielle Prozesse entstehen rohstoffbedingte Emissionen, etwa durch die Nutzung von Kohlenstoff in der Stahlindustrie oder durch Entsäuerung von Kalkstein in der Zementindustrie. Auch die chemische Industrie mit ihren komplexen Prozessketten und Rohstoffbedarfen stellt eine Herausforderung dar.
Das DLR arbeitet an Möglichkeiten, wie klimarelevante Emissionen vermieden und eine kostengünstige und energieeffiziente Produktion auf Basis alternativer Reduktionsmittel realisiert werden können. Ein Ansatz ist die Direktreduktion von Eisen durch grünen Wasserstoff. Dazu werden alternative Prozesse detailliert untersucht und mit Hilfe von Simulationstechniken und der Erstellung digitaler Zwillinge weiterentwickelt.
