BMWi-Projekt: BioProcessHeat

BMWi-Projekt: BioProcessHeat – Prozesswärmeerzeugung aus biogenen Festbrennstoffen mittels Oxyfuel-Vergasung und Gaskonditionierung für den optimierten Einsatz in industriellen Brennersystemen

Ziel des Projekts BioProcessHeat ist die Entwicklung und Demonstration eines Verfahrens zur CO₂-neutralen Erzeugung von Hochtemperaturprozesswärme durch die Kombination von Biomasse-Oxyfuel-Vergasung und katalytischer Gaskonditionierung. Dadurch soll gezeigt werden, dass sich fossiles Erdgas in industriellen Brennprozessen – z.B. in der Keramik-, Metall- oder Baustoffindustrie – wirtschaftlich und technisch durch biogene Synthesegase ersetzen lässt.

Förderkennzeichen: 03EI5478A

Laufzeit: 01.12.2024 – 30.11.2027

Noch immer werden rund 72 % der industriellen Prozesswärme in Deutschland durch fossile Energieträger erzeugt. Eine Dekarbonisierung in diesem Bereich ist daher essentiell für das Erreichen der Klimaziele der Bundesregierung.

Zwar nimmt die strombasierte Prozesswärmeerzeugung zu, doch gibt es zahlreiche industrielle Anwendungen, bei denen prozessbedingt gasförmige Brennstoffe erforderlich bleiben. Wasserstoff gilt dabei als vielversprechender Energieträger, dessen Verfügbarkeit über Elektrolyse perspektivisch steigen wird. Allerdings ist davon auszugehen, dass insbesondere Großverbraucher aus der Stahl-, Zement- und Chemieindustrie das Hauptteil des markfähigen Wasserstoffs beanspruchen werden. In Kombination mit einer zunächst nur punktuellen Pipeline-Infrastruktur ergeben sich dadurch Engpässe und hohe Kosten für eine flächendeckende dezentrale Nutzung.

Eine realistische alternative stellt die Vergasung von Biomasse zur Erzeugung brennbarer Synthesegase dar. Diese können prozessspezifisch konditioniert und an bestehende Brennertechnologien angepasst werden. Damit eröffnet sich ein Weg zur CO₂-neutralen Prozesswärmeerzeugung auch für Temperaturbereiche von 1000 bis 1800 °C.

 

Abbildung 1: Skizze möglicher Prozesswege (je nach Anwendung und benötigter Flammentemperatur)

Um der Industrie die Motivation zur Realisierung der Erzeugung von CO2-neutraler Hochtemperaturprozesswärme zu liefern, sollen im Projekt verschiedene Prozessketten zur Wärmeerzeugung im Feldtest durchgeführt und demonstriert werden (siehe Abbildung 1). Zentrale Aktivität des Projekts ist daher der Aufbau und die Inbetriebnahme einer Pilotanlage. Dort wird ein innovativer Gegenstromvergaser betrieben, des sowohl luft- als auch sauerstoffgeführte Betriebsweisen (Oxyfuel) ermöglicht. Ein Schwerpunkt liegt auf der Erprobung der Oxyfuel-Vergasung unter realen Bedingungen und Charakterisierung der erzeugten Synthesegase.  Perspektivisch soll die Prozesskette durch eine Methanisierungsanlage und einen industriellen Brenner erweitert werden. Die Versuchskampagnen dienen der systematischen Untersuchung unterschiedlicher Betriebsmodi, insbesondere im Vergleich zur konventionellen Luftvergasung.

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