Thema:
CO2-Emissionsminderung in der Zementindustrie durch kombinierten Einsatz von Wasserstoff und Ersatzbrennstoffen (EBS) in Drehrohröfen
Forschungsstellen:
VDZ Technology, Prof. Schneider
Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT)
AiF – Förderummer: 22406 N
Erfüllung: 01.06.2022 – 30.11.2024
Kurzfassung:
Der Einsatz von grünem H2 birgt für die energieintensive Zementindustrie Potential die CO2 –Emissionen zukünftig weiter zu reduzieren. Wirtschaftlich problematisch ist, dass der energiebezogene Preis von grünem H2 im Vergleich zu fossilen Brennstoffen derzeit noch nicht wettbewerbsfähig ist. Zusätzlich bestehen beim H2-Einsatz in der Zementindustrie erhebliche wissenschaftlich-technische Verständnislücken, die für eine risikoarme und erfolgreiche Einführung der H2-Technologie zu schließen sind. Einen wichtigen Beitrag dazu soll das vorliegende Forschungsvorhaben leisten.
Zunächst soll ermittelt werden, welche technischen Erkenntnisse sowie wirtschaftlichen Rahmenbedingungen verfügbar sein müssen, um die CO2-neutrale Prozesswärmegewinnung mit H2 in Europa wettbewerbsfähig nutzen zu können. Dabei sollen insbesondere die Potentiale und Grenzen des kombinierten Einsatzes von H2 und Ersatzbrennstoffen im Drehrohrofen von Zementwerken in Hinblick auf Änderungen bei den Prozessbedingungen und der Produktqualität untersucht werden. Ausgehend von einer Analyse der notwendigen infrastrukturellen und sicherheitstechnischen Maßnahmen werden anschließend mögliche Brennkonzepte für den H2-Einsatz untersucht. Dazu werden 3D-CFD-Simulationen automatisiert mit einem Kreislaufprozessmodell gekoppelt, das die Änderung von Klinkerqualitäten in Abhängigkeit der Prozessparameter beschreiben kann. Eine abschließende technische und ökonomische Bewertung soll eine Entscheidungshilfe für Zementwerksbetreiber für den Einsatz von H2 bieten. Die angestrebten Untersuchungen bieten deutschen KMU der energieintensiven Branchen (wie die Zement- und Kalkindustrie) sowie anliegenden KMU der Zulieferer, des Anlagenbaus oder Ingenieurdienstleistern einen großen Wissenszuwachs in der Anwendung von Wasserstoff als Brennstoff. Darüber hinaus können es die Forschungsergebnisse ermöglichen, den H2-Markt der Zementindustrie für die KMU der (insbesondere erneuerbaren) Energie- und Wasserstoffproduzenten zu öffnen.