Verbundprojekt „Entwicklung einer innovativen wasserstoffbasierten Ofentechnologie zur Herstellung keramischer Werkstoffe (H2TO)“ gestartet
Das Ziel der Klimaneutralität bis 2045 betrifft insbesondere die energieintensiven Industrien. Die keramische Industrie nutzt derzeit noch fast ausschließlich fossile Brennstoffe für Trocknung und Brand ihrer Produkte. Die Entwicklungen der jüngsten Energiekrise und nicht zuletzt der weiter steigende Preis der CO2-Zertifikate führen zu einer existenzbedrohenden Verteuerung des Brennstoffes, dem nur mit hochinnovativer Technologieentwicklung entgegengetreten werden kann.
Aufbauend auf der nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung wird im Rahmen des
Verbundprojektes „Entwicklung einer innovativen wasserstoffbasierten Ofentechnologie zur Herstellung keramischer Werkstoffe (H2TO)“ im Programm „Vermeidung klimarelevanter Prozessemissionen - KlimPro“ das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF mit Start am 01.01.2023, ein Konzept für eine wasserstoffbetriebene Tunnelofentechnologie für einen realen Produktionsbetrieb zur Herstellung keramischer Schamotte entwickelt. Beabsichtigt ist eine Demonstration der Anlage unter unbedingter Berücksichtigung der lokalen Gegebenheiten. Die Ergebnisse des Projekts sollen die Umsetzung der zu entwickelnden Ofentechnologie auf den Bestandsofen ermöglichen.
Das Projekt gliedert sich in drei Handlungsstränge: Die Untersuchung der Möglichkeiten zur lokalen Erzeugung und Versorgung mit grünem Wasserstoff, die Entwicklung einer Tunnelofentechnologie, insbesondere in Bezug auf sich wechselseitig beeinflussenden energie- und prozessbedingten Emissionen zur Herstellung der Keramiken und die Untersuchung und Anpassung der Materialien an die geänderten Prozessbedingungen.
Die Versorgung mit Wasserstoff soll dezentral auf dem Gelände des Produktionsbetriebes via Elektrolyse konzipiert und die emissionsseitige Prozessinnovation via LCA der Bestandstechnologie gegenübergestellt werden. Im Rahmen des Energiekonzeptes wird aufgezeigt, wie sehr die keramische Industrie zur emissionsneutralen Produktion von einer zentralen H2-Infrastruktur abhängig ist und sein wird. Bei einem hohen Deckungsbeitrag können die Unternehmen frühzeitig befähigt werden, in Abhängigkeit vom Angebot und von ökonomischen Zwängen, schrittweise auf Wasserstoff umzurüsten.
In die Tunnelofentechnologie soll u. a. die Brennwerttechnik integriert werden. Diese verspricht bereits im konventionellen Brand eine massive Effizienzsteigerung hinsichtlich der Gesamtbilanz, ihr volles Potential jedoch erst durch höhere Dampfvolumina mit Wasserstoff entfalten wird.
Weitere Effizienzmaßnahmen, wie die Verwendung von Umwälzanlagen und die Anpassung der Steuerungstechnik, die sich durch abweichende Verbrennungseigenschaften ergibt, sollen ebenfalls berücksichtigt werden. Durch Erforschung der Sintermechanismen bei der Keramisierung in Wasserdampfatmosphäre werden ggf. weitere effizienzsteigernde Maßnahmen und Einsparpotentiale durch zielgerichtete Ofenführung gefunden.
Schlussendlich soll die Entwicklung des Wasserstoff-Konzeptes mittelständische Keramikproduzenten die Möglichkeiten der Umsetzbarkeit, den Aufwand und das Investitionsvolumen der Technologietransformation hin zum Wasserstoffbetrieb aufzeigen und so unmittelbaren Impact auf die Energiewende keramischer Unternehmen ausüben.
Das Projekt findet in Kooperation zwischen KTS Kärlicher Ton- und Schamottewerke Mannheim & Co. KG, IZF Institut für Ziegelforschung e.V., Transferstelle Bingen (TSB) des ITB – Institut für Innovation, Transfer und Beratung gemeinnützige GmbH, KERATEK GmbH, Keramischer OFENBAU GmbH, Küppers Solutions GmbH und dem Forschungsinstitut für Glas | Keramik GmbH als Koordinator statt. Die Laufzeit beträgt 3 Jahre.
