CO2-neutraler Saint-Gobain Industriestandort Herzogenrath — Machbarkeitsuntersuchungen

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Jonas van Ouwerkerk

Netzintegration von Batterien und Speichersystemanalyse

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Motivation und Zielsetzung

Die ambitionierten und dennoch dringlichen Klimaziele des Pariser Abkommens fordern sowohl die nationale und regionale Politik als auch die Industrie zu zügigem Handeln auf. Saint-Gobain hat sich die Erreichung der CO2-Neutralität weltweit bis 2050 zum Ziel gesetzt. Diese Zielsetzung ist insbesondere für die energieintensive Glasindustrie eine besondere Herausforderung.

Der Saint-Gobain Standort Herzogenrath mit der Flachglasherstellung (Floatglas) und der Weiterverarbeitung zu Automobilverglasung möchte die CO2-Neutralität bereits bis 2030 erreichen und regional als auch international eine Vorreiterrolle einnehmen. Dies soll zum einen der Standortsicherung dienen u.a. durch Lenkung der konzerninternen Investitionen, zum anderen soll dies gleichzeitig den Benchmark der Machbarkeit eines solchen Vorhabens bis 2030 liefern, der konzernintern wie extern enormes Multiplikationspotential birgt.

 

Herangehensweise/Methoden

Der erste Teil des Projekts fokussiert sich auf Machbarkeitsuntersuchungen der CO2-neutralen Floatanlage. Dazu werden zunächst numerischer Simulationen entwickelt, um die Effekte einer Erhöhung des E-Boostings (elektrische Beheizung) sowie der Feuerung mit Wasserstoff auf die Glasqualität und auf die Feuerfestmaterialien zu untersuchen. Die Hauptinnovation liegt dann im nächsten Schritt in der Vorvalidierung im Labormaßstab und in Versuchen an einer bestehenden und betriebenen Industrieanlage. Damit kann eine weitreichende Bewertung erfolgen, wie eine kohlenstofffreie Floatanlage für die Zukunft aussehen könnte. Ziel ist es die Hauptrisiken (Wärmeübertragung, Schadstoffemissionen, Glasqualität, Lebensdauer, Feuerfestmaterialien, u.a.), die für die Anwendung von Wasserstoff als Ersatz für fossile Brennstoffe im Floatglasofen identifiziert wurden, zu adressieren. Die gewonnenen Erkenntnisse können genutzt werden, um in Folgeprojekten das zukünftige Anlagendesign für die Floatanlage in Herzogenrath entwickeln zu können.

Der zweite Teil des Projekts behandelt die Integration der Erkenntnisse aus dem ersten Teil in ein energie- und wärmetechnisch intelligentes Gesamtsystem. Die Entwicklung einer solchen smarten Infrastruktur ist ein Alleinstellungsmerkmal des Projekts und beinhaltet die Kopplung aller Energiesektoren und eine datenbasierte Vernetzung des gesamten Standortes mit dem umgebenden Energiesystem. Die ganzheitliche Optimierung von Energie- und Prozesssystemen ist ein wichtiger Baustein, um diese auf industriellem Maßstab nach ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten effizient auszulegen. Dabei stehen auch Synergiepotenziale verschiedener Komponenten und Sektoren im Fokus, die es zu identifizieren und durch eine optimierte Fahrweise auszuschöpfen gilt. Neben einer Versorgung mit regenerativen Stromquellen spielt hierbei insbesondere die dekarbonisierte Wärmeversorgung und -integration sowie das Zusammenspiel von Energieträgern und -sektoren (Strom, Erdgas, Wasserstoff, Prozesswärme, Nah- und Fernwärme, Mobilität) eine wichtige Rolle. Die besondere regionale Situation und das standortübergreifende Zusammenspiel mit dem Energiepark Herzogenrath bieten eine einzigartige Möglichkeit der ganzheitlichen Energiesystemoptimierung.

 

Dauer

01.01.2022 – 28.02.2025

 

Förderung

  ministerium
 
 

Partner und ihre allgemeine Aufgabe oder Position im Projekt

  • Saint-Gobain Research Germany (SGR Germany), Saint-Gobain Sekurit Deutschland GmbH
    Übernahme der Konsortialführung und Vertretung des Projekts nach außen.
  • Saint-Gobain Glass Deutschland GmbH
    Einbringung ergänzender Kompetenz im Bereich der Glasproduktion für den Hochbau und Automobilmarkt.
  • Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. (GWI)
    Durchführung nummerischen Simulationen und Messungen an Hochtemperaturöfen. Zudem wird die Expertise im Bereich der GIS-Analysen, Systembetrachtungen und Potenzialanalysen eingebracht.
  • Saint-Gobain Conceptions Verrières (SGCV)
    Koordinierung des Einsatzes der Wasserstofftechnologie in der Floatanlage vom Labor bis in die industrielle Umsetzung. Einbringung Kompetenzen im Bereich der Glasschmelzprozesse, die sich u.a. auf den Einsatz spezieller Laborausrüstungen stützt. Zudem werden hier die CFD-Modelle entwickelt, die für die industriellen Glasofenanwendungen eingesetzt werden.
  • Lehrstuhls für Technische Thermodynamik (LTT) der RWTH Aachen University
    Analyse und Optimierung des Gesamtenergiesystems nach energetischen, ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten.
  • Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik (IOB) der RWTH Aachen University
    Durchführung von Strömungs- und Temperaturmessungen der komplexen Hochtemperaturprozesse am Standort Herzogenrath. Zudem wird das umfassenden Know-How im Bereich der Strömungssimulation mit eingebracht.