CO2-neutrale Energieversorgung von Industriestandorten am Beispiel eines Chemieparks in NRW

Das SPIN-Forschungsprojekt CO2NEICHEM entwickelt Konzepte für die notwendige Energie- und Rohstoffwende am Beispiel des CHEMPARK

Offizieller Auftakt des SPIN-Projekts CO2NEICHEM im Beisein der Projektbeteiligten bei Siemens Energy. Als SPIN-Projekt ist CO2NEICHEM auch ein Projekt der Ruhr-Konferenz. (v.l.n.r: Thomas Bagus (SPIN), Dr. Stefan Glos und Nevzat Oezcan (Siemens Energy), Regina Hill (CURRENTA), Prof. Dr. Roland Span (RUB), Prof. Dr. Valentin Bertsch (RUB), Dr. Ruediger Franck (CURRENTA)
© Siemens Energy/Frankhauser Fotografie

Offizieller Akt zum Start des SPIN-Projekts CO2NEICHEM im Mai

Am 17. Juni des Jahres würdigten in einem offiziellen Rahmen Vertreter:innen der Projektbeteiligten sowie der SPIN-Geschäftsstelle die Förderung des Ministeriums für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIDE) mit rund einer Million Euro im Zentrum für Energiewendetechnologien von Siemens Energy in Mülheim. Die Förderzusage des MWIDE, die bereits im Mai an das SPIN-Projektkonsortium ging, bildete den Startschuss für das innovative Projekt. Dr. Sebastian Stießel, Geschäftsstellenleiter des Spitzenclusters für industrielle Innovationen (SPIN), freut sich über die Zusage des Wirtschafts- und Innovationsministeriums: „Mit unserem siebten SPIN-Forschungsprojekt CO2NEICHEM kommen wir unserem Ziel einer nachhaltigen Energie- und Rohstoffwende wieder ein Stück näher, indem wir uns dabei einer CO2-neutralen Wärmeversorgung von chemischen Industriestandorten widmen. Nach und nach wollen wir mit unseren Projekten die gesamte Bandbreite der notwendigen Transformationsprozesse energieintensiver Industrien abdecken.“ CO2NEICHEM ist bereits Anfang Mai gestartet. Das gesamte Projektvolumen beträgt rund 1,5 Millionen Euro.

Kontinuierliche und zuverlässige CO2-neutrale Wärmeversorgung von herausragender Bedeutung für chemische Produktionsprozesse

Zahlreiche Produktionsverfahren der chemischen Industrie sind wärmeintensive Prozesse, die kontinuierlich mit hoher Leistung und mit hoher Versorgungssicherheit Prozesswärme in Form von Prozessdampf mit Temperaturen bis zu 500 Grad Celsius benötigen. Der Bedarf an Prozessdampf wird in der chemischen Industrie absehbar als konstant erwartet, vorbehaltlich disruptiver Prozessinnovationen. Über eine klimaneutrale Stromversorgung hinaus ist damit eine CO2-neutrale Wärmeversorgung von herausragender Bedeutung für die Produktionsstandorte der chemischen Industrie.

Die dafür erforderlichen Technologien basieren Stand heute zum Teil auf Entwicklungen, wie sie ebenfalls für CO2-freie Spitzenlast- oder Backup-Kraftwerke benötigt werden. Für die Erfordernisse von chemischen Industriestandorten müssen sie aber bezüglich Integration und technischer Ausführung signifikant angepasst werden, damit Prozessdampf prioritär bereitgestellt und eine standortbezogene Versorgungssicherheit garantiert werden kann.

Bisherige Energieversorgung

Heute erfolgt die Prozessdampfversorgung über Dampfnetze auf unterschiedlichen Druckstufen, die aus Anlagen zur gekoppelten Erzeugung von Strom und Wärme und mit Abhitze aus Produktionsbetrieben oder Entsorgungsanlagen gespeist werden. Als Brennstoffe werden Erdgas und in immer geringer werdendem Ausmaß Kohle eingesetzt. Die KWK-Anlagen sind überwiegend wärmegeführt betrieben, d. h. zusätzlicher Strombedarf wird ergänzend zur KWK-Erzeugung aus dem übergeordneten Netz gedeckt. Der Anlagenbetrieb stellt eine kontinuierliche und  abgesicherte Wärmeversorgung sicher und nutzt die KWK-Anlagenflexibilität, um ein volatiles grünes Stromdargebot zu integrieren und zur Stabilisierung des Stromsystems beizutragen.

Schematische Darstellung des Konzepts der Hochtemperatur-Wärmepumpe mit Wärme- und Kälteauskopplung
© Siemens Energy, CURRENTA, RUB

Innovative Entwicklungen der SPIN-Projektpartner

Im Rahmen von CO2NEICHEM entwickeln die Konsortialpartner ein Energiesystemmodell für einen idealtypischen Chemiepark zur technoökonomischen Analyse und Optimierung. Die Untersuchungen werden innovative Technologien wie Wasserstoff-betriebene Dampf-Gasturbinen, Hochtemperatur-Wärmepumpen und Wärmespeicher mit Dampf- und Stromausspeicherung einbeziehen. Als Forschungsergebnis wird das SPIN-Projekt alternative Energieversorgungssysteme bewerten und ein detailliertes Konzept zur Anwendung des favorisierten Systems für eine Demonstrationsanwendung ausarbeiten.

Zur Bedeutung des CHEMPARK

Über siebzig Unternehmen aus Produktion, Forschung und Dienstleistung bilden im CHEMPARK Synergien. An den Standorten Leverkusen, Dormagen und Krefeld-Uerdingen findet ein Drittel der nordrhein-westfälischen Chemieproduktion statt. Der CHEMPARK ist über Wasserwege, ein dichtes Schienen- und Autobahnnetz sowie Pipelines ideal angebunden – und bildet damit perspektivisch gute Voraussetzungen für die Anlieferung von grünen Rohstoffen.

Die vollständige Pressemitteilung inklusive der Bilder können Sie sich für redaktionelle Zwecke einschließlich einiger Kommentare der Projektvertreter hier downloaden.

Save the date! Vom 21. bis 23. Juni präsentiert sich SPIN auf dem Gemeinschaftsstand des MWIDE

Vom 21. bis 23. Juni wird SPIN auf der E-world energy & water in Essen auf dem Gemeinschaftsstand des Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIDE) vertreten sein.

Termine können ab sofort unter www.spin.ruhr/team/ mit dem Team vereinbart werden.

Das Spitzencluster für industrielle Innovationen wird den Messeauftritt nutzen, um die Geschäftsstelle, seine Forschungsprojekte und die Mitglieder weiter bekannt zu machen und sich mit relevanten Stakeholdern zu vernetzten.

SPIN finden Sie auf dem Gemeinschaftsstand des MWIDE, Halle 3, Standnummer: 370/16.

Das SPIN-Team freut sich auf drei spannende Tage und viele inspirierende Gespräche!

SPIN-Projekt Fit4eChange schafft Transparenz im Echtzeitmodus.

Die Energiewende und die damit einhergehenden Veränderungsprozesse stellen vor allem einen Bereich unseres bisherigen Energiesystems vor neue Herausforderungen: die Verteilnetzebene.

Die ursprüngliche Aufgabe der Verteilnetze lag darin, die von den Kraftwerken zentral erzeugte elektrische Energie an die End- und Letztverbraucher zu verteilen. Bisher war es für einen stabilen Netzbetrieb ausreichend, die unidirektionalen Energieflüsse im Verteilnetz abzuschätzen. Dabei wurde lediglich die eingespeiste Leistung erfasst oder es wurden repräsentative Lastprofile genutzt.

Notwendigkeit Verteilnetze zu digitalisieren

Mit den beschlossenen Klimaschutzzielen sind aber Anpassungen und Innovationen dringend notwendig, die einen stabilen Netzbetrieb gewährleisten. Denn die steigende, oft dezentrale Energieeinspeisung aus erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind sowie die zunehmende Nutzung von Energiespeichern können zu Instabilitäten in den Verteilnetzen führen. Hinzu kommt die Elektrifizierung des Verkehrs und damit ein möglicherweise verstärkter Ladebedarf am Abend.  Es wird darum notwendig, jederzeit genaue Daten über die Energieströme in den Verteilnetzen zur Verfügung zu haben, um kritische Situationen wie Überlastungen frühzeitig zu erkennen und Schäden zu vermeiden.

Mehr Wissen, effiziente Steuerung und Wartung

Doch nicht nur die Verfügbarkeit der Informationen spielt eine Rolle, sondern auch eine effiziente Nutzung und Steuerung der Energieströme mittels smarter Aktoren, einer geeigneten Informations- und Kommunikationsinfrastruktur und Algorithmen basierend auf künstlicher Intelligenz. So können die sonst teuren Netzausbaukosten und damit die Netzentgelte erheblich gesenkt werden, was volkswirtschaftlich sinnvoll und im Interesse aller Marktakteure von Erzeuger bis Verbraucher wäre. Außerdem lassen sich so Wartung und Instandhaltung optimieren.

Genau hier setzt das SPIN-Projekt Fit4eChange an.

Das SPIN-Forschungsprojekt will Energieströme sichtbar machen, eine effiziente Steuerung von Energieströmen ermöglichen sowie die Wartung der Verteilnetze optimieren.

An Fit4eChange wirken mit: Fraunhofer IMS (federführend), duotec, NUROMEDIA, ithinx, EVNG, Netze Duisburg, EEBUS Initiative e. V.

Eine Kurzbeschreibung und wer von den Projektpartner welche Leistung erbringt lesen Sie hier auf unserer Website.

Eine Projektbeschreibung finden Sie auch auf der Seite unseres Projektträgers Jülich. Hier lesen.

Eine SPIN-Mitgliedschaft bringt viele Vorteile

Das Spitzencluster für industrielle Innovation e.V. umfasst derzeit 13 Mitglieder und 17 Partnerorganisationen aus Wirtschaft und Forschung. Für die große Aufgabe hin zur Klimaneutralität in NRW möchte der Verein weiter wachsen.

Ziel des Vereins ist, anwendungsbezogene Forschungsprojekte für die Energie- und Rohstoffwende an Rhein & Ruhr voranzutreiben. Damit sollen auch Wettbewerbsfähigkeit der Region sowie neue Arbeitsplätze gefördert werden. Den Mitgliedern bietet SPIN darüber hinaus eine Reihe an weiteren Services und Vorteilen.

Begleitung der SPIN-Forschungsprojekte

Ein kleines, interdisziplinäres Team begleitet SPIN-Mitglieder von der ersten Projektidee bis hin zur Realisierung des anwendungsbezogenen Forschungsprojekts in allen Prozessen. Insbesondere beim Matchen der richtigen Partner, der Fördermittelberatung, der Antragsstellung und beim Projektaufbau sowie bei der Lösungsfindung in allen Fragen rund um ein Projekt steht das Team den Mitgliedern stets zur Seite.

Mehr Aufmerksamkeit – besseres Image

SPIN begleitet seine Forschungsprojekte auch kommunikativ in der Außendarstellung – sowohl auf den eigenen Kanälen als auch gegenüber relevanten Stakeholdern wie Medien und öffentliche Institutionen, beispielsweise mit einer feierlichen Übergabe des Förderbescheids durch den Wirtschaftsminister des Landes NRW.  

Interdisziplinärer Wissenstransfer – Ausbau von Partnerschaften

Das SPIN-Team kennt die Region und ihre Player sehr gut. Es steht in direktem Austausch mit Vertretern aus Industrie, jungen Start-ups, Branchenverbänden, Lehre und Forschung sowie Politik und ihren Institutionen. Bei Mitgliederversammlungen, internen Events und Netzwerkveranstaltungen knüpfen Vereinsmitglieder wertvolle Kontakte, tauschen sich untereinander und mit Experten aus Forschung und Wirtschaft aus. SPIN wird in Zukunft auch neue Formate wie Expertenvorträge anbieten. Die Mitglieder bekommen außerdem die Möglichkeit, ihre Experten zu wichtigen Branchenveranstaltungen zu senden und generieren so neue Chancen für Wissenstransfer und den Ausbau von Partnerschaften.

Minister Prof. Dr. Andreas Pinkwart zu Besuch in der SPIN-Geschäftsstelle anlässlich der Übergabe erster Förderbescheide

Innovationsscouting und Zukunftsszenarien

SPIN-Mitglieder erhalten regelmäßig Informationen zu den neuesten Zukunftstrends, zu Forschungsvorhaben, zukunftsträchtigen Technologien und Digitalisierungstrends – vor allem im Hinblick auf die Region NRW. Damit unterstützt der Verein die Transformation der energieintensiven Industrien in der Region im Hinblick auf die Energie- und Rohstoffwende.

Hier geht es zu unseren aktuellen Mitglieder und Partnern.

Möchten Sie mehr erfahren? Sprechen Sie uns gern an. Wir freuen uns auf Ihre Fragen an info@spin.ruhr oder auf Ihren direkten Kontakt.

Tags: #Innovationen #Energiewende #Energie #SPIN #Mitgliedschaft #Netzwerk #Wirtschaft #Forschung #NRW

Nordrhein-Westfalen fördert das SPIN-Projekt „Power-to-X-Plattform“ mit 5,3 Mio. Euro

Die nordrhein-westfälische Landesregierung fördert jetzt den Aufbau einer offenen Versuchsplattform zur Entwicklung von Power-to-X-Technologien mit 5,3 Mio. Euro. Federführend bei diesem Projekt des Spitzenclusters Industrielle Innovationen (SPIN) ist Mitsubishi Heavy Industries. Weitere Projektpartner sind Fraunhofer UMSICHT, der Lehrstuhl für Umweltverfahrenstechnik und Anlagentechnik (LUAT) der Universität Duisburg-Essen (UDE) sowie Evonik Industries.

Feierliche Übergabe des Förderbescheids

Prof. Dr. Andreas Pinkwart überreichte Prof. Dr.-Ing. Emmanouil Kakaras, Vorstandsmitglied SPIN, Executive Vice President NEXT Energy Business und Head of Duisburg Branch Mitsubishi Heavy Industries EMEA, Ltd. (MHI) heute den entsprechenden Förderbescheid. Minister Pinkwart betonte dabei die hohe Bedeutung dieses SPIN-Projekts: „Die aktuellen Ereignisse zeigen einmal mehr, wie wichtig eine sichere und unabhängige Energieversorgung ist. Eine zukunftsfähige und wettbewerbsfähige Industrie benötigt große Energiemengen und klimaneutral erzeugte Rohstoffe für ihre Produktionsprozesse. Power-to-X kann nicht nur dazu beitragen, dass wir unsere ehrgeizigen Klimaschutzziele erreichen, sondern auch zu einer unabhängigen Versorgung mit synthetischen Kraftstoffen und Chemikalien für unsere Industrie und unser Energiesystem der Zukunft.“

Innovative und nachhaltige Lösungen

Prof. Kakaras zeigte sich sehr erfreut über die Förderung dieses wichtigen Projekts durch das Land NRW: „Für die Erreichung der Klimaschutzziele und für eine erfolgreiche Dekarbonisierung bedarf es innovativer Technologien und nachhaltiger Lösungen“, betont er. „Die Zeitspanne zwischen Forschung und Umsetzung wird immer kürzer und eine CO2-freie Stromerzeugung ist in greifbarer Nähe. Power-to-X ist hierbei die Schlüsseltechnologie für die Speicherung von regenerativen Energien. MHI verfügt als Technologie-Konzern über ein breites Technologie- und Produktportfolio und über das erforderliche Know-how, um integrierte Lösungen für eine CO2-neutrale Zukunft anbieten zu können. Gemeinsam mit SPIN und unseren Projektpartnern arbeiten wir im Rahmen der „Power-to-X-Plattform“ erfolgreich an der Entwicklung marktfähiger Lösungen zum Beispiel im Rahmen von Wasserstoff- und CCUS-Technologien (Carbon Capture Use and Storage) und der effizienten Nutzung überschüssigen Stroms.“

Und Dr. Sebastian Stießel, Geschäftsstellenleiter SPIN kommentiert: „Die Geschäftsstelle freut sich sehr, gemeinsam mit den Projektpartner ein wichtiges Projekt für die Energie- und Rohstoffwende in NRW angeschoben zu haben. Mit der P2X-Plattform und dem cross-industriellen Verbund zwischen Forschung, Energiewirtschaft, Anlagenbau und Chemieindustrie zahlen wir genau auf die Ziele der Wasserstoff- und Kohlenstoffstrategie des Landes NRW ein und tragen dazu bei, Technologien zu entwickeln, die in die ganze Welt exportiert werden können“.

Die Power-to-X-Plattform

Der Aufbau der Plattform startet in Kürze am LUAT. Den Lehrstuhl leitet Prof. Klaus Görner.  „Mit der Power-to-X-Plattforms setzen wir die Zukunft heute schon um. Sie bietet ideale Voraussetzungen, um die Sektorenkopplung zur Herstellung von chemischen Produkten zu untersuchen“, sagt Prof. Görner.

Ziel ist es, eine offene Versuchsplattform von Power-to-X-Technologien aufzubauen, markfähige Power-to-X-Technologien in Synthesegas zu entwickeln und Stoffumwandlungen mittels kontinuierlicher Reaktoren mit Gasdiffusionselektroden zu testen. Die Plattform wird für verschiedene Teilprojekte bzw. Anlagen wie CO2-Abtrennanlage, katalytische CO-Elektrolyse und Plasmareaktor alle notwendigen Energie- und Stoffströme zur Verfügung stellen. Das gesamte Projektvolumen beträgt rund 7 Mio. Euro.

Forschungshintergrund

Nicht alle Industrie- und Energiebereiche können dekarbonisiert werden. In zahlreichen Anwendungen, beispielsweise in der Chemie- und Kunststoffindustrie oder auch im Kraftstoffbereich, wird Kohlenstoff zukünftig weiterhin eine wichtige Rolle spielen. Die wesentliche Herausforderung hierbei wird es jedoch sein, nachhaltige Kohlenstoffquellen zu erschließen und die Abhängigkeit von Erdgas, Kohle und Erdöl zu senken. Die Rahmen der „Power-to-X-Plattform“ fokussierten Technologien der CO-Elektrolyse sowie der Plasmareaktor stellen Möglichkeiten dar, Abgasströme aus alternativen CO2-Quellen in ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, ein sogenanntes Synthesegas, umzuwandeln. Mit diesem Synthesegas lassen sich durch katalytische Reaktionen verschiedene Produkte für die Chemie-, Kraftstoff- und Kunststoffindustrie herstellen. Das anwendungsbezogene SPIN-Forschungsprojekt wird dazu containerbasierte Anlagen errichten, die in realer Einsatzumgebung getestet werden.

SPIN – Spitzencluster Industrielle Innovationen

SPIN – mit Sitz in Essen im Co-Working Space des ruhrHUB – schafft Allianzen aus Wirtschaft, Forschung und Start-ups. SPIN-Mitglieder und ihre Projektpartner profitieren von einer professionellen Unterstützung bei der Entwicklung der Projektskizze und allen folgenden Prozessen in der Antragsstellung. Die Unterstützung durch SPIN setzt aber schon von der ersten Stunde eines Projekts an, indem die richtigen Partner für die anwendungsbezogene Forschung gematcht werden. Im weiteren Prozess hält SPIN einen engen Kontakt zu den Projektträgern und unterstützt zum Beispiel bei der Meldung von Zwischen- und Endergebnissen aus den Förderprojekten.

Strategien für Klimaschutz und Arbeitsplätze

SPIN fördert so eine international wettbewerbsfähige Wirtschaft, schafft neue Wertschöpfungsketten und Arbeitsplätze für die Menschen vor Ort. Beste Strategien also in eine klimafreundliche Zukunft in der Metropole Ruhr. Der Aufbau der SPIN-Geschäftsstelle wird seit Januar des Jahres vom MWIDE für die nächsten drei Jahre gefördert und ist auch eines von 73 Projekten der Ruhr-Konferenz.

Mehr zu unserem P2X-Projekt finden Sie auch hier.

SPIN-Mitglieder und ihre Projektpartner haben sich zum dritten Mal seit Vereinsgründung für eine Auswahlrunde des erfolgreichen Spitzenclusters fit gemacht und durchlaufen die Vorauswahl durch das SPIN-Gremium.

Heute, am 25. Februar, haben Vertreter von Projektallianzen aus Energiewirtschaft, Industrie, Mittelstand, Start-ups und Forschung ihre spannenden Innovationen für die Energiewende und eine CO2-neutrale Wirtschaft in NRW dem Spitzencluster-Gremium in einer digitalen Veranstaltung präsentiert. Ziel dabei ist, nachhaltige Projekte für den Klimaschutz zu identifizieren, die besonders innovativ und erfolgsversprechend für eine breite Anwendung in der Praxis sind. Die ausgewählten Projekte empfiehlt SPIN im Anschluss dem Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie (MWIDE) zur Förderung. Aufgrund der professionellen Begleitung im gesamten Förderprozess durch das SPIN-Team haben die ausgewählten Projekte gute Chancen, eine öffentliche Förderung zu erhalten.

Das Auswahlgremium besteht außer aus Vertretern des SPIN-Vorstands und der SPIN-Geschäftsstelle auch aus Experten führender Forschungsinstitute in Deutschland. Den vorgeschalteten Auswahlprozess begleiten weitere namhafte Personen aus der Forschung, die über den Entscheidungsprozess wachen und dem Gremium beratend zur Seite stehen.

Vom digitalen Zwilling bis zum Wasserstoffspeicher

Bei den vorgestellten Projekten geht es dieses Mal um innovative KI-Technologien wie Digital Twins und Radio Frequency Identification (RFID) sowie um Speichertechnologien für die Energiewende, darunter sensible Hochtemperaturspeicher, Wasserstoff-Metallhydridspeicher und Hochspannungsbatteriespeicher.

Auch wenn die SPIN-Geschäftsstelle erst zu Beginn des Jahres ihre Tätigkeit aufgenommen hat, handelt es sich bereits um die dritte Auswahlrunde, in welcher der gemeinnützige Verein seinen Mitgliedern hilfreich zur Seite steht. Nachdem das Spitzencluster in 2019 mit sechs First-Mover-Projekten mit einem Gesamtvolumen von etwa 21 Mio. € und einem Fördervolumen von rund 13 Mio. € gestartet ist, folgten zeitnah zwei weitere Projekte aus der zweiten Runde, die sich zurzeit im Bewilligungsprozess der Förderzusage befinden.

Vorteile für SPIN-Mitglieder

SPIN-Mitglieder und ihre Projektpartner profitieren von einer professionellen Unterstützung bei der Entwicklung der Projektskizze und allen folgenden Prozessen in der Antragsstellung. Die Unterstützung durch SPIN setzt aber schon von der ersten Stunde eines Projekts an, indem die richtigen Partner für die anwendungsbezogene Forschung gematched werden. Im weiteren Prozess hält SPIN einen engen Kontakt zu den Projektträgern und unterstützt zum Beispiel bei der Meldung von Zwischen- und Endergebnissen aus den Förderprojekten.

Gut für die Region

SPIN ist ein Flaggschiff der umweltfreundlichen Hightech-Strategie der Landesregierung. Der Aufbau der SPIN-Geschäftsstelle wird vom MWIDE für die nächsten drei Jahre gefördert (Förderkennzeichen: EFO 0024) und ist auch eines von 73 Projekten der Ruhr-Konferenz. SPIN-Forschungsprojekte sollen eine international wettbewerbsfähige Wirtschaft fördern und Wertschöpfung sowie Arbeitsplätze für die Menschen vor Ort schaffen. Beste Strategien also in eine klimafreundliche Zukunft im Ruhrgebiet.

Ansprechpartner: Dr. Sebastian Stießel