Geschmolzenes Glass wird in einer Fabrikhalle in eine Form gegossen.

Die Produktion von Glas ist sehr energieintensiv. SaintGobain will in seinem Werk in Herzogenrath die CO2-neutrale Flachglasproduktion erreichen. Ein wesentlicher Baustein dafür ist der Einsatz von Wasserstoff. (Bild: Sonate - stock.adobe.com)

Die deutsche Industrie muss die geforderten Dekarbonisierungsziele erreichen und steht dabei gleichzeitig vor der Herausforderung einer voranschreitenden Energiekrise. Wie die industrielle Transformation unter den Auswirkungen des russischen Angriffskrieges gegen die Ukraine gelingen kann, zeigen einige exemplarische Beispiele im Rahmen der Lausitzer Fachkonferenz. Michael Kellner, Parlamentarischer Staatssekretär im BMWK, betonte in seiner Videobotschaft: „Durch die Umstellung hin zu grünen Energieträgern schaffen wir eine Win-win-Situation: Wir vermeiden Kohlenstoffdioxid und sind gleichzeitig weniger abhängig von fossilen Energieimporten." Trotz Energiekrise soll somit der Kurs zur Dekarbonisierung beibehalten werden.

Doch es stehen noch viele Hausaufgaben sowie einige offene Fragen an. Denn Dr. Tobias Fleiter vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI stellte verschiedene Szenarien für eine treibhausgasneutrale Industrie vor. Die Quintessenz: Egal welche Transformationspfade wir einschlagen, so bleibt weiterhin klar, dass sowohl der Wasserstoff- als auch der Strombedarf deutlich steigen werden. "Der konventionelle Stromverbrauch wird zwar durch Effizienzgewinne reduziert, doch dieser Effekt wird durch die Elektrifizierung der Prozesswärme vollständig aufgehoben", beschreibt Fleiter.

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Frau hält ein Tablet in der Hand und wählt auf dem Display Beiträge aus, die außerhalb des Tablets virtuell angezeigt werden
(Bild: mi connect)

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Dekarbonisierung von Prozessketten: Glasherstellung ohne Gas

Ein vergleichsweise energieintensiver Prozess ist die Herstellung von Glas. Die Problematik, inwieweit eine Dekarbonisierung der Prozesskette bei der Glasherstellung möglich sein könnte, beschreibt Dr. Stephan Behle vom Glasproduzenten Saint-Gobain aus Herzogenrath bei Aachen. "Ohne Glas gibt es auch viele Produkte nicht mehr - so zum Beispiel keine Autoscheiben mehr".

Saint-Gobain habe weltweit 31 Floatglas-Anlagen. Solch sogenannte Floatglas-Wannen haben eine Länge von 300 bis 800 Meter und laufen typischerweise 20 Jahre rund um die Uhr. Die Fristen seien sehr lang, man müsse sehr langfristig planen und vorausdenken. "Die Wanne in Herzogenrath ist die erste, die wir CO2-neutral bekommen wollen. Der Stromanteil liegt derzeit bei sieben bis 15 Prozent, der von Erdgas bei 85 bis 93 Prozent", erklärt Behle.

Das passiert, wenn plötzlich kein Gas mehr da ist

"Ist jetzt plötzlich kein Gas mehr da und die Wannen müssen abgeschaltet werden, dann zerbröseln alle Wannensteine, denn das feuerfeste Material ist unter sehr hoher Spannung", beschreibt Behle die Problematik. In den letzten Jahren habe man zudem die Systeme mit leichtem oder schwerem Heizöl aus Umweltgründen abgebaut. "Hätten wir kein Gas mehr, müssten wir wieder auf Öl umswitchen. Das wird auch in einigen Notfallszenarien gemacht", so Behle.

Man könne auch die Produktion stoppen und die Wanne einfach bei circa 1.200 Grad warmhalten, was allerdings die Stickoxidmenge ansteigen ließe, was wiederum behördlich genehmigt werden müsste. "Bei weniger als 1.200 Grad wird die Wanne zerstört. Eine kleinere Wanne kostet etwas 50 Millionen Euro ohne Zubehör. Wie Mittelständler mit solchen Szenarien umgehen können, ist jedoch nicht klar", warnt Behle.

Regulatorische Möglichkeiten der Politik

Stephan Behle erklärt, welche Bedingungen seitens der Politik erfüllt werden müssten, um die CO2-neutrale Glasproduktion zu ermöglichen.

1. Planungssicherheit und Geschwindigkeit, sowohl finanziell als auch von der Umsetzung

2. International wettbewerbsfähige Rand- und Rahmenbedingungen

3. Skalierung von klimafreundlichen Technologien durch 'Carbon Contracts for Difference CCfD'

4. Förderung der Dekarbonisierungsanstrengungen der Industrie

5. Anpassung des EEG an die Bedürfnisse der dezentralen H2-Erzeugung

Die CO2-neutrale Glasproduktion: Strom und Wasserstoff

Der Wunsch wäre, das Glas zu 100 Prozent mit Grünstrom herstellen zu können. Dazu Behle: "Das ist allerdings nicht möglich. Für eine kleine Wanne werden pro Jahr etwa 400 Gigawatt Strom benötigt." Auch die Netzdienlichkeit dürfe nicht vergessen werden. "Elektrizität kombiniert mit Wasserstoff ist die einzige realisierbare Lösung. Die Biogasalternative haben wir überprüft, doch es gibt nicht genügend Biogas und wir wollen auch nicht in Konkurrenz zu Agrarflächen auftreten", zeigt Behle auf.

Durch den Einsatz von Wasserstoff veränderten sich aber auch zahlreiche Prozesse. So verändere sich zum Beispiel der Schmelzprozess signifikant. "Die Energieeinkopplung ist komplett anders. Im Labor funktionieren die meisten Prozesse, diese lassen sich aber nicht 1:1 auf die Anwendung übertragen, da es nicht linear skaliert", gibt Behle zu Bedenken. Daran werde gerade weiter gearbeitet.

Stromnetz im Tausch gegen Fernwärme

Wichtig sei auch, mit den umgebenden Gemeinden eine ganzheitliche Lösung zu finden, die auch betriebswirtschaftlich funktioniere. "Ein in unmittelbarer Nähe liegender Energiepark kann das Glaswerk mit Strom versorgen. Im Tausch gegen Fernwärme ist die Gemeinde bereit, ihre Stromnetze zur Verfügung zu stellen - für die Überbrückung der 800 Meter Entfernung", erklärt Behle.

In 30 Kilometer Entfernung auf der niederländischen Seite der Grenze gebe es zudem ein großes Chemie-Industrie-Konglomerat (Chemelot). "Mit Chemelot sind wir im Gespräch, perspektivisch eine Wasserstoffpipeline zu bekommen. Wir gehen aber nicht davon aus, dass das vor 2035 passieren wird", schränkt Behle ein. Vor allem ohne die Unterstützung von Staat, Land, Bund und EU werde dies alles nicht funktionieren.

Alles Wissenswerte zum Thema CO2-neutrale Industrie

Sie wollen alles wissen zum Thema CO2-neutrale Industrie? Dann sind Sie hier richtig. Alles über den aktuellen Stand bei der klimaneutralen Industrie, welche technischen Innovationen es gibt, wie der Maschinenbau reagiert und wie die Rechtslage ist erfahren Sie in dem Beitrag "Der große Überblick zur CO2-neutralen Industrie".

Um die klimaneutrale Industrie auch  real werden zu lassen, benötigt es regenerative Energien. Welche Erneuerbaren Energien es gibt und wie deren Nutzen in der Industrie am höchsten ist, lesen Sie hier.

Oder interessieren Sie sich mehr für das Thema Wasserstoff? Viele Infos dazu gibt es hier.

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