Einsatz von regenerativem Wasserstoff und Sauerstoff in industriellen Kalkschachtöfen
Status & Laufzeit
01.09.2025 – 28.02.2028
Zusammenfassung
Das vorliegende Vorhaben adressiert die existenzielle Herausforderung für die deutsche Kalkindustrie, ihre CO2-Emissionen angesichts steigender Zertifikatspreise deutlich zu senken, indem industrielle Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativ-Kalkschachtöfen (GGR-Öfen) für den Betrieb in einem klimaneutralen Energiesystem adaptiert werden. Der technologische Kern des Projekts verfolgt eine duale Defossilisierungsstrategie: Zum einen wird die vollständige Substitution fossiler Brennstoffe durch regenerativen Wasserstoff H2 angestrebt, zum anderen wird die Implementierung der Oxyfuel-Technologie analysiert, bei der reiner Sauerstoff O2) statt Umgebungsluft zur Verbrennung genutzt wird. Dies führt zu einer Aufkonzentration des CO2 im Abgas, was die wirtschaftliche Abscheidung (CCS/CCU) der bei der Entsäuerung unvermeidbaren prozessbedingten CO2-Emissionen erst ermöglicht.
Da direkte experimentelle Eingriffe in den laufenden Produktionsprozess aufgrund der hohen Temperaturen und der Trägheit des Systems nur schwierig zu realisieren sind, basiert die Methodik auf der Weiterentwicklung rigoroser, gekoppelter CFD-DEM-Simulationsmodelle. Diese Modelle erlauben im Gegensatz zu vereinfachten Ansätzen eine detaillierte, zeitlich und örtlich aufgelöste Betrachtung der komplexen Wechselwirkungen zwischen der Gasphase und der Partikelschüttung im Ofen. Untersucht werden kritische Faktoren wie veränderte Wärmeübertragungsmechanismen, Versinterungen durch lokale Temperaturspitzen sowie die Abgasrezirkulation. Das finale Ziel ist die Ableitung konkreter Handlungsempfehlungen für Anlagenbetreiber, die aufzeigen, wie bestehende Ofenanlagen modifiziert werden müssen, um unter Einsatz von grünem Wasserstoff und Sauerstoff die Produktqualität und Wettbewerbsfähigkeit langfristig zu sichern.
INNO-KOM-Projekt: 49VF240049
Forschungsstelle:
Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
Förderhinweis
Das Forschungsprojekt wird im Rahmen des Programms INNO-KOM „Förderung der Innovationskompetenz mit gemeinnützigen Industrieforschungseinrichtungen“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
