Effizienter Energieeintrag aus erneuerbaren Quellen und Energiemanagement in der Prozessindustrie (IA) (Processes4Planet und Innovative Advanced Materials for the EU partnerships)

Erwartetes Ergebnis:

• Eine signifikante Dekarbonisierung von Prozessen (gemessen an der Reduzierung der Treibhausgasemissionen des Gesamtsystems) mit breiter Anwendbarkeit und wirtschaftlicher Rentabilität.
• Erleichterung des Übergangs von fossilen Energieeinträgen für:
  • niedrigen/mittleren Wärmebedarf durch die Einführung erneuerbarer Alternativen und Wärmeaufbereitung.
  • Hochtemperaturprozesse durch innovative Technologien für elektrifizierte und hybride Hochtemperaturprozesse, Hochtemperatur-Energiespeicherung.
• Die Nutzung sauberer Energie wird durch innovative fortschrittliche Materialien, Systemkonzepte und Technologien zur Energieintegration und Energiespeicherung gefördert, die die Widerstandsfähigkeit gegenüber Schwankungen der Energieversorgung unterstützen.
• Kombination aus erheblichen Energieeinsparungen und integriertem Management von Energiesystemen und Produktionsprozessen.

Umfang:

Die meisten Prozesse in der Prozessindustrie erfordern erhebliche Energieeinträge, die derzeit zu erheblichen CO2-Emissionen durch die Prozessindustrie führen. Die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks kann durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden, z. B. Elektrifizierung oder Nutzung anderer erneuerbarer Energiequellen, Senkung des Energiebedarfs, Steigerung der Energieeffizienz und Energieintegration. Dieses Thema zielt darauf ab, durch technologische Innovationen, mindestens um 20 %, erhebliche Schritte zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks zu erzielen.

Ein Hauptproblem bei der Nutzung erneuerbarer Energiequellen ist deren zeitliche Schwankung. Projekte sollten dies berücksichtigen und Lösungen entwickeln, die auf Energieeffizienz abzielen und neuartige Speichertechnologien von Relevanz für die Prozessindustrie umfassen. Ein reines Nachfragemanagement durch an die Stromversorgung aus erneuerbaren Quellen angepasste Produktionspläne ist nicht Gegenstand des Aufrufs.

In Situationen, in denen eine vollständige Elektrifizierung in absehbarer Zukunft nicht praktikabel oder wettbewerbsfähig ist, spielen nachhaltige Hybridlösungen eine entscheidende Rolle. Diese Lösungen erhöhen die Flexibilität und ermöglichen es den Industrien, die Variabilität der Verfügbarkeit erschwinglicher erneuerbarer Elektrizität zu steuern, die mittelfristig voraussichtlich erheblich schwanken wird. Zum Beispiel können Vorwärmprozesse fossilfreie Energiequellen wie Solarwärme, Geothermie, Wärmepumpen, Widerstands- oder Induktionsheizung und elektrische Kessel nutzen. Dieser Anfangsschritt kann durch weiteres Erhitzen mit zunächst fossilen Methoden und später durch den Übergang zu erneuerbaren Verbrennungsprozessen zur Erreichung der erforderlichen Prozesstemperaturen ergänzt werden.

Um die Widerstandsfähigkeit zu verbessern, sollten die Erfassung, Speicherung und das Management von Energieflüssen auf die Bedürfnisse der Prozessindustrie zugeschnitten sein. Dies kann Forschung und Innovation in sicheren und nachhaltigen innovativen fortschrittlichen Materialien für die (latente oder sensible) Energiespeicherung umfassen, z. B. Phasenwechselmaterialien und Wärmespeicherung über chemische Energieträger jenseits von E-Kraftstoffen.

Vorschläge zu diesem Thema sollten mehrere der folgenden Punkte behandeln:

• Fortschritte bei der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen in Produktionsprozessen mit verbesserter Energieeffizienz.
• Integrierte Energiesysteme mit neuartigen Speicherelementen, um einen reibungslosen Betrieb der Anlagen trotz Schwankungen in der Verfügbarkeit von Energie aus erneuerbaren Quellen zu ermöglichen.
• Lösungen für Energieeinträge mit niedriger/mittlerer Temperatur (100 - 500 °C) in energieintensiven Industrien, einschließlich Hybridlösungen und einer progressiven Reduzierung der Nutzung fossiler Energieträger.
• Lösungen für Energieeinträge mit hoher Temperatur (> 500 °C) in energieintensiven Industrien, einschließlich hochtemperatur-elektrisch betriebener Prozesse und Hochtemperatur-Energiespeicherung.
• Anwendung von Hochleistungsdämmstoffen und neuen innovativen fortschrittlichen Materialien, die die Wärmeerfassung, -speicherung und -rückgewinnung verbessern können, insbesondere für skalierbare Hochtemperaturanwendungen. Solche Materialien sollten ...