In­sti­tut für CO2-ar­me In­dus­trie­pro­zes­se

Blick in den Drehrohrofen: Kalzinierung von Zementrohmehl
Kal­zi­nie­rung von Ze­men­troh­mehl im DLR-Hoch­leis­tungs­strah­ler
Bild 1/5, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Kalzinierung von Zementrohmehl im DLR-Hochleistungsstrahler

Wäh­rend der Aus­bau der er­neu­er­ba­ren Stromer­zeu­gung mit großen Schrit­ten vor­an­schrei­tet, steht die Um­stel­lung auf ei­ne koh­len­stoff­ar­me oder -freie Wär­me­ver­sor­gung noch ganz am An­fang. Beim 22. Köl­ner Son­nen­kol­lo­qui­um im Ju­li 2019 stell­ten die Re­fe­ren­ten For­schungs­er­geb­nis­se und Pra­xis­fäl­le aus der In­dus­trie vor, die zei­gen, wie Hochtem­pe­ra­tur­wär­me aus kon­zen­trie­ren­den So­lar­kraft­wer­ken zur De­kar­bo­ni­sie­rung von In­dus­trie­pro­zes­sen bei­tra­gen kann.
Hannover Messe 2019: Technologie und Know-how für die Energiewende
Han­no­ver Mes­se 2019: Tech­no­lo­gie und Know-how für die Ener­gie­wen­de
Bild 2/5, Credit: DLR

Hannover Messe 2019: Technologie und Know-how für die Energiewende

Ob di­gi­ta­les Ma­nage­ment der Ener­gie­ver­sor­gung, Wär­me­spei­cher­kraft­wer­ke als sau­be­rer Weg aus der Koh­le, au­to­ma­tisch flie­gen­de Mul­ti­ko­pter, die So­lar­fel­der über­wa­chen, oder High­tech-Ana­ly­se­tech­ni­ken für die Bat­te­ri­en der über­nächs­ten Ge­ne­ra­ti­on – das DLR zeig­te auf der Han­no­ver Mes­se 2019 zu­kunfts­wei­sen­de Tech­no­lo­gi­en und Kon­zep­te für die Um­set­zung der Ener­gie­wen­de.
Hochtemperaturwärmepumpen
Hochtem­pe­ra­tur­wär­me­pum­pen
Bild 3/5, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Hochtemperaturwärmepumpen

CO2-Emis­si­ons­min­de­rung stellt bei in­dus­tri­el­len Pro­zes­sen ein äu­ßerst kom­ple­xes Un­ter­fan­gen dar. Die große Her­aus­for­de­rung ist es, den ener­ge­ti­schen Um­bau der In­dus­trie so zu ge­stal­ten, dass In­dus­trie­ar­beitsplät­ze in Deutsch­land er­hal­ten blei­ben. Ei­ne Viel­zahl an In­dus­trie­an­la­gen und -pro­zes­sen be­nö­ti­gen nach wie vor Wär­me bei ho­hen oder tie­fen Tem­pe­ra­tu­ren, die der­zeit mit fos­si­len Ener­gie­trä­gern be­reit­ge­stellt wer­den. Un­ser Bei­trag ist die Ent­wick­lung von Hochtem­pe­ra­tur­wär­me­pum­pen (HTP). Neue Ver­suchs­an­la­gen sol­len de­mons­trie­ren, dass mit die­ser Tech­no­lo­gie so­wohl ge­eig­ne­te Pro­zess­wär­me, als auch Pro­zess­käl­te für die In­dus­trie be­reit­ge­stellt wer­den kann. Tech­ni­sche und ther­mo­dy­na­mi­sche Er­geb­nis­se aus den prak­ti­schen Ver­suchsab­läu­fen wer­den par­al­lel in Si­mu­la­ti­ons­mo­del­len ve­ri­fi­ziert und va­li­diert.
Abteilung für kohlenstoffarme Reduktionsmittel
Ab­tei­lung für koh­len­stoff­ar­me Re­duk­ti­ons­mit­tel
Bild 4/5, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Abteilung für kohlenstoffarme Reduktionsmittel

Die In­dus­trie ist in Deutsch­land nach der Ener­gie­wirt­schaft der Sek­tor mit dem zweit­höchs­ten Treib­h­aus­gas­aus­stoß. In­dus­tri­el­le Pro­zes­se, z. B. der  Stahl-, Ze­ment- oder Alu­mi­ni­u­m­in­dus­trie, die der­zeit Erd­gas, Koh­le, Koks oder Gra­phit als Re­duk­ti­ons­mit­tel, Elek­tro­den­ma­te­ri­al oder Brenn­stoff ver­wen­den, sind schwer zu de­kar­bo­ni­sie­ren. Die tech­no­lo­gi­sche Lücke und die lang­fris­ti­gen Her­aus­for­de­run­gen be­ste­hen in der Rea­li­sie­rung ei­ner kos­ten­güns­ti­gen und ener­gie­ef­fi­zi­en­ten Pro­duk­ti­on auf Ba­sis al­ter­na­ti­ver Re­duk­ti­ons­mit­tel (CO2-neu­tra­ler Was­ser­stoff und CO2-neu­tra­ler Koh­len­stoff).
Simulation und Virtuelles Design
Simulation und Vir­tu­el­les De­sign
Bild 5/5, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Simulation und Virtuelles Design

Die Ener­gie­wen­de er­for­dert ei­ne um­fang­rei­che, kon­zer­tier­te Um­ge­stal­tung na­he­zu al­ler In­dus­trie­pro­zes­se, um die Pro­duk­ti­on bis 2045 von fos­si­len Ener­gie­trä­gern auf er­neu­er­ba­re Ener­gie­quel­len um­zu­stel­len. Da­mit dies ge­lingt – al­so die Kli­ma­zie­le er­reicht, Ar­beitsplät­ze so­wie Le­bens­stan­dard er­hal­ten und die Ener­gie­ver­sor­gung si­cher­ge­stellt wer­den – muss der Wan­del ef­fi­zi­ent voll­zo­gen wer­den. Die Zie­le des In­sti­tuts zur Re­duk­ti­on der in­dus­trie­be­ding­ten CO2-Emis­sio­nen wird in der Ab­tei­lung SVD ins­be­son­de­re durch die Ent­wick­lung von De­kar­bo­ni­sie­rungs­stra­te­gi­en und den Auf­bau Di­gi­ta­ler Zwil­lin­ge für emis­si­ons­in­ten­si­ve In­dus­trie­pro­zes­se so­wie durch ei­ne in­tel­li­gen­te Sek­to­ren­kopp­lung um­ge­setzt.

Das Institut für CO2-arme Industrieprozesse erweitert das Forschungsportfolio des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) um den neuen Schwerpunkt CO2-Minderung für industrielle Prozesse. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen die spezifischen Anforderungen und Forschungsbedarfe zur Dekarbonisierung großer energieintensiver Industriebereiche (Kraftwerke, Stahlerzeugung, Zementindustrie, petrochemische Industrie, chemische Industrie, Aluminiumproduktion). Gleichzeitig ergänzen die Forschungsthemen des Instituts die Aktivitäten zur nachhaltigen Stromerzeugung und -speicherung.

Damit stärkt das Institut die Kompetenzen des DLR auf einem gesellschaftlich wie wirtschaftlich hochrelevanten Gebiet der Energieforschung und leistet einen wesentlichen Beitrag zur großen Herausforderung, die CO2- und Schadstoffemissionen von industriellen Prozessen und Kraftwerken im kommenden Jahrzehnt deutlich zu reduzieren.

Die Forschungsschwerpunkte des Instituts sind:

  • Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTP)
     
  • Simulation und Virtuelles Design (SVD)
     
  • Kohlenstoffarme Reduktionsmittel (LCR)
Kontakt
  • Prof. Dr. Uwe Riedel
    In­sti­tuts­di­rek­tor
    Deut­sches Zen­trum für Luft-und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für CO2-ar­me In­dus­trie­pro­zes­se
    Walther-Pauer-Straße 5
    03046 Cottbus
    Kontaktieren
  • Karin Eichentopf
    Lei­te­rin Ad­mi­nis­tra­ti­on und In­fra­struk­tur In­sti­tut für CO2-ar­me In­dus­trie­pro­zes­se
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Telefon: +49 30 67055-320
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin-Adlershof
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Imagevideo: DLR-Institut für CO2-arme Industrieprozesse
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