Manche mögen's heiß!

Die Herstellung von Stahl benötigt Temperaturen bis 1.500 Grad Celsius. Dafür braucht es viel fossile Energie. Beim Innovationsforum Mittelstand "Hybrid-Heating" sucht man nach nachhaltigeren Lösungen.

Saarschmiede

In der Saarschmiede wird Stahl auf bis zu 1.500 Grad erhitzt.

Saarschmiede GmbH

Bis zu 40 Millionen Tonnen Stahl und andere Metalle werden jedes Jahr in Deutschland produziert. 700 Terrawattstunden an Energie in jedem Jahr benötigt die deutsche Industrie. Über 60 Prozent davon wird nicht etwa für Strom aus den Steckdosen der Werkhallen eingesetzt, sondern für das Erhitzen von Werkstoffen und Teilen im Produktionsprozess. Was überwiegend mit Gas, Kohle oder Öl passiert, da nur mit diesen Energieträgern die erforderlichen hohen Temperaturen erreicht werden. Genau an dieser Stelle scheint der Schlüssel für Innovationen versteckt zu sein. Wenn es gelingen würde, zum Beispiel den Energieträger Gas mit einer Beheizung durch Strom zu kombinieren, wären neue technische Optionen nutzbar.

Alles auf den Prüfstand

optimierter und kombinierter Einsatz von Gas und Strom

Ein optimierter und kombinierter Einsatz von Gas und Strom soll künftig die Emissionen von Industrieöfen senken.

Buderus GmbH

Herbert Pfeifer arbeitet als Professor am Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik der RWTH in Aachen. Beim Innovationsforum „Hybrid-Heating“ macht er auf einige aktuelle Fakten aufmerksam: „ 90 Prozent der thermischen Prozesse in der Industrie werden heute mit fossilen Energieträgern durchgeführt und nur 10 Prozent mit Strom. Die Kosten spielen dabei eine dominierende Rolle.“  Daraus ergebe sich die Frage, ob Industrieöfen stärker elektrifiziert werden können? Eignen sich auch alternative Energieträger, wie beispielsweise synthetische Kraftstoffe, Methan, Geothermie oder Wasserstoff für einen Einsatz? Können vielleicht vorhandene Leitungsnetze und Produktionsanlagen als Infrastruktur nachhaltig dafür genutzt werden?

Beim Verband der deutschen Maschinen- und Anlagenbauer steht die Zukunft des Industrieofenbaus auf der Tagesordnung: „Vom Dentallabor, über die Glas- und Zementproduktion bis zum Hochofen müssen wir den Produktionsprozess neu denken.“, so Lars Böhmer vom VDMA. Seinen Angaben zufolge ist die Mehrzahl der eingesetzten Industrieöfen jeweils eine Sonderanfertigung für einen definierten Standort. Darum seien „08/15“-Lösungen von der Stange wenig erfolgversprechend: „Für jede Maßanfertigung braucht es mindestens eine Innovation.“ Mögliche Wege für einen optimierten Prozess mit weniger Energieverbrauch und Emissionen können die Abwärmenutzung, alternative Energiequellen vor Ort oder auch der Einsatz virtueller Kraftwerke sein. Rund eine Million Euro für Forschung und Entwicklung investiere der VDMA pro Jahr.

Beispiel Energiewende im Norden

Das Projekt „Norddeutsche Energiewende – NEW 4.0“ macht es vor: Bis 2035 sollen Hamburg und Schleswig-Holstein zu 100 Prozent mit Strom aus erneuerbaren Energien versorgt werden. 100 Projekte von 65 Partnern und 20 Demonstratoren sind am Start, um diesen Beweis zu erbringen.

Schwergewicht bei diesem Experiment sind die Stahl- und Walzwerke in Hamburg, die allein gut 27 Prozent des Energieverbrauchs in der Hansestadt verbuchen: 2,2 Millionen MWh Erdgas und 735.000 MWh Strom in jedem Jahr. Die Experten glauben an einen Einspareffekt an Energiekosten von bis zu 800.000 Euro pro Jahr. Erreichen will man dieses Ziel unter anderem durch ein kombiniertes Vorwärmen der Werkstücke mit Gas sowie mit elektrischen Induktionsschleifen.  

Raum für neue Geschäftsmodelle

Lena Abt von der Trianel GmbH, einem Dienstleister von und für Stadtwerke handelt mit Strom. Nach einer täglichen Vorausschau auf die Ausbeute aus Wind- und Sonnenstrom kann sie stundengenau Bedarf und Angebot planen und an die richtige Stelle bringen: „Ist also besonders viel und billiger Strom im Netz, könnte ein Hochofen damit besonders effizient und mit deutlich weniger Gas produzieren.“ Dank eines virtuellen Kraftwerks und einer digitalen Steuerung könne so die günstigste Energie an den passenden Verbraucher geschickt werden, so Lena Abt.

Bereits im Oktober 2019 werden die klugen Köpfe in Aachen wieder zusammengesteckt – beim Thermoprozess-Kolloquium an der RWTH wird man neueste Forschungen zu den Industrieöfen heiß diskutieren.