Zukunftslösungen
Zukunfts-Lösungen
Die Zukunft ist innovativ
Die derzeitigen Lösungsansätze reichen nicht aus. Wir können mehr erreichen – und das müssen wir auch. Deshalb setzen wir bei thyssenkrupp nucera auf den Fortschritt. Wir entwickeln uns ständig weiter und suchen nach Lösungen, die die Probleme von morgen adressieren. Dabei beziehen wir Partner, andere Branchen und Verbündete mit ein, die das gleiche Ziel verfolgen wie wir: Die Energiewende und eine kohlenstofffreie Industrie. Gleichzeitig sind wir bestrebt, das Herzstück unseres Unternehmens – unsere Chlor-Alkali-Technologie – ständig zu optimieren, um unsere Basis weiter zu stärken. Entdecken Sie unsere Forschung und Entwicklung:
Carbon2Chem
Die Ausgangslage.
Wie lassen sich aus den Gasen der Stahlerzeugung wertvolle Vorprodukte für Kraftstoffe, Kunststoffe oder Düngemittel gewinnen? Wie können wir 20 Millionen Tonnen der jährlichen CO2-Emissionen der deutschen Stahlindustrie wirtschaftlich nutzbar machen?
Die Prozessgase aus dem vollintegrierten Stahlwerk enthalten neben CO2 auch Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2), Methan (CH4) und große Mengen Stickstoff (N2) und damit die gleichen Bestandteile wie die Synthesegase der chemischen Industrie, die leider meist aus fossilen Ressourcen wie Erdgas und Erdöl gewonnen werden. Auch wenn die Abgase von Stahlwerken und insbesondere Koksofengas viel Wasserstoff enthalten, wird für die Synthese werthaltiger Grundstoffe zusätzlicher Wasserstoff benötigt.
Woran wir arbeiten.
Unsere Pilotanlage in Duisburg ist wahrscheinlich weltweit die einzige ihrer Art, in der die einzelnen Verfahren praktisch kombiniert und unter industriellen Bedingungen im Praxisbetrieb mit echten Hüttengasen getestet werden. Carbon2Chem® nutzt nun erstmals diese Gase aus dem Stahlwerksprozess als Rohstoff für die chemische Produktion.
Damit bei der Herstellung des zusätzlich benötigten Wasserstoffs keine neue CO2-Quelle entsteht, muss er zudem „grün“ sein, d.h. mittels Elektrolyse aus erneuerbaren Energiequellen und ohne CO2-Fußabdruck hergestellt werden.*
Zu diesem Zweck wurde in der Pilotanlage frühzeitig eine alkalische Wasserelektrolyse (AWE) von thyssenkrupp nucera mit einer Leistung von 2 MW aufgebaut. Diese kann sowohl bei permanenter Volllast als auch mit schnell wechselnden Lastprofilen auf Basis des Strommarktes für hochwertige Primärregelleistung betrieben werden und simuliert so die volatile Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien, zum Beispiel aus Wind- oder Sonnenenergie.
Was wir erreichen wollen.
Das Partnerkonsortium aus Industrie und Wissenschaft arbeitet gemeinsam an Verfahren zur Gasreinigung und zur Herstellung von Ammoniak sowie Methanol und höheren Alkoholen. In der zweiten Förderphase sollen die technischen Verfahren nun weiter validiert, auf andere Branchen ausgeweitet und für die Industrialisierung ab 2025 skaliert werden.
Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die thyssenkrupp nucera AWE-Technologie sowohl bei permanenter Volllast als auch bei der Nachführung des erneuerbaren Energieprofils eine sehr gute Performance aufweist. Diese Erkenntnis ist auch für die Energiewende systemrelevant und damit über das eigentliche Projekt hinaus von großer Bedeutung: Die nachhaltige Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse mit erneuerbaren Energien ist möglich. Wasserstoff kann produziert und gespeichert werden, wenn ausreichend erneuerbare Energien zur Verfügung stehen. In Zeiten der Energieknappheit können Speicher genutzt werden, so dass die Wasserelektrolyse von thyssenkrupp nucera eine ideale Vorstufe zu klassischen chemischen Prozessen im industriellen Maßstab darstellt.
*Im Rahmen des Carbon2Chem-Projekts wird kein Ökostrom eingekauft.
H2Giga
Die Ausgangslage.
Wie hoch wird der Bedarf an grünem Wasserstoff in Deutschland in Zukunft sein? Er wird sich auf mehrere Millionen Tonnen belaufen. Deshalb beteiligen wir uns an dem Wasserstoff-Leitprojekt H2Giga. Die Wasserstoff-Leitprojekte sind die bisher größte Forschungsinitiative zum Thema Energiewende und werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
Woran wir arbeiten.
Das H2Giga-Projekt „INSTALL AWE“ konzentriert sich auf die Industrialisierung der alkalischen Wasserelektrolyse (AWE), die heute die am weitesten entwickelte marktreife Technologie ist und vor allem für großindustrielle Anwendungen eingesetzt wird.
Das 20 MW Standardmodul von thyssenkrupp nucera ist auch unter wirtschaftlichen Aspekten und im Hinblick auf den Klimaschutz vorteilhaft. Es schont die Ressourcen und reduziert die Betriebskosten. Wesentlich für diesen Ramp-up zur Serienproduktion ist die Kernbeziehung zum Joint-Venture-Partner Industrie De Nora, einem weltweit renommierten Spezialisten für Elektrochemie und hochwertigen Zulieferer für Zellfertigung und Beschichtungen.
Im H2Giga-Innovationspool mit Institutionen, Universitäten und kleinen spezialisierten Unternehmen, die wissenschaftliche und technische Kompetenzen zum Thema Serienproduktion anbieten, werden Untersuchungen zu weitergehenden Forschungs- und Entwicklungsthemen durchgeführt, die auch unsere eigene Entwicklung weiter vorantreiben sollen. Die Forschung und Entwicklung der Großserienproduktion unserer AWE wird mit knapp 8,5 Millionen Euro gefördert.
Was wir erreichen wollen.
Wir treiben die Industrialisierung der AWE durch automatisierte Serienfertigung voran. Ziel ist es zum einen, Skalierungseffekte zu nutzen und dadurch die Herstellungskosten senken zu können. Zum anderen ermöglicht eine Erweiterung der bestehenden Lieferkette von 1 GW auf 5 GW Elektrolysezellen die Realisierung größerer Projektvolumina, sodass mehrere Gigawatt-Projekte pro Jahr gleichzeitig realisiert werden können.
Testanlage Gersthofen
Die Ausgangslage.
Wie können wir eine kontinuierliche Verbesserung unserer Bipolarmembran-Chlor-Alkali-Technologie (BM) sowie unserer Salzsäuretechnologien sicherstellen? Durch das Ausprobieren, Testen und Optimieren eben jener. Auf diese Weise sichern wir den Regelkreis zwischen Lieferanten und Endkunden und können auch spezifische Kundenprobleme nachbilden, um maßgeschneiderte Lösungen zu finden.
Woran wir arbeiten.
thyssenkrupp nucera betreibt am CABB-Standort in Gersthofen je zwei Versuchsanlagen für NaCl- und HCl-ODC-Elektrolyse im Produktionsmaßstab. Zusätzlich werden zwei kleinere Versuchsanlagen, jeweils für die NaCl-ODC-Elektrolyse und die NaCl-Elektrolyse im Vollmaßstab betrieben. Mit diesen Anlagen sind wir in der Lage, Optimierungspotenziale für unsere Elektrolysetechnologien zu erschließen, z.B. im Hinblick auf den spezifischen elektrischen Stromverbrauch. Neben der Qualifizierung von Membranen, Beschichtungen und alternativen Materialien werden auch Konstruktionen und unterschiedliche Betriebsbedingungen untersucht. Alle in Gersthofen getesteten Anwendungsfälle lassen sich ohne Einschränkung auf den industriellen Maßstab und damit direkt auf die Anlagen unserer Kunden übertragen.
Was wir erreichen wollen.
Unser Ziel ist es, unsere Technologien im Hinblick auf eine möglichst hohe Verfügbarkeit, lange Lebensdauer und einen langfristig niedrigen spezifischen Stromverbrauch zu optimieren. Wir sind bereits heute einer der weltweit führenden Anbieter von Chlor-Technologien. Doch nur durch die Nähe zu unseren Kunden und die Gewährleistung einer kontinuierlichen Verbesserung unserer Technologien können wir unsere Vision verwirklichen, die Nummer eins in der Chlor-Technologie zu bleiben.
