Auswirkungen der Zumischung erneuerbarer Energien im Erdgasnetz auf thermoprozesstechnische Anlagen in der keramischen Industrie

Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, die Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um 80 bis 95 % gegenüber 1990 zu reduzieren. In diesem Kontext hat sie in einem Energiekonzept eine Reihe von Maßnahmen definiert. Neben dem generellen Ausbau der erneuerbaren Energien und der Steigerung der Energieeffizienz zählt auch die zielgerichtete Integration von erneuerbarer Energien zu den Handlungsfeldern. Zum Ausgleich der fluktuierenden Stromerzeugung aus Wind und Sonne müssen Speichertechnologien entwickelt und ausgebaut werden. Hierbei kann zum Beispiel die Power-to-Gas-Technologie helfen, Netzüberbelastungen zu vermeiden und die Stabilität des Stromnetzes sicherzustellen. Durch die Nutzung von elektrischer Energie zur elektrolytischen Herstellung von Wasserstoff und die anschließende Einspeisung in das Erdgasnetz erfolgt eine Kopplung von Strom- und Gasnetz. Auch die Nutzung von Biogas trägt durch seine Klimaneutralität zur Senkung der CO₂-Emissionen bei.

Biogas ist gut speicherbar und ein flexibler Brennstoff mit vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten. Es lässt sich in Strom, Wärme oder auch in Biokraftstoff umwandeln. Die Einspeisung von aufbereitetem Biogas in das Erdgasnetz stellt hier eine Möglichkeit der Nutzung dar. Die Umsetzung dieser Maßnahmen wird zukünftig allerdings verstärkt zu Schwankungen der lokalen Erdgasbeschaffenheit führen. Bisher war die Gasbeschaffenheit in Deutschland nur geringen Schwankungen unterworfen. Durch die Einspeisung von Gasen aus regenerativen Energiequellen in das Erdgasnetz und die Diversifizierung der Gasbezugsquellen nehmen sowohl die Größenordnung als auch die Häufigkeit der Schwankungen zu. Traditionelle Bezugsquellen von L-Erdgas aus den Niederlanden sowie heimische Quellen verlieren an Bedeutung, während Erdgasimporte und die Produktion von Gasen aus regenerativen Energiequellen (wie Biogas oder Wasserstoff) zunehmen. Neben vielen Vorteilen, wie einer erhöhten Versorgungssicherheit, stabilen Preisen und der verstärkten Einbindung regenerativer Energien, die diese Veränderungen mit sich bringen, müssen sich die Betreiber von industriellen Gasfeuerungsprozessen jedoch auf die neue Situation einstellen. Gasbeschaffenheitsschwankungen, auch innerhalb der gesetzlichen Vorgaben können den Verbrennungsprozess beeinflussen und Auswirkungen auf die Betriebssicherheit, Produktqualität, Effizienz und Umweltverträglichkeit haben. Gegenstand des Forschungsvorhabens war, die Auswirkungen der Einspeisung von Gasen aus regenerativen Energiequellen in das Erdgasnetz auf Thermoprozessanlagen zu untersuchen.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde die Möglichkeiten und Auswirkungen der Substitution von Biogas und Wasserstoff im Erdgasnetz bei der Befeuerung in Thermoprozessanlagen der keramischen Industrie untersucht, damit für die Betreiber dieser Anlagen der zukünftige Einsatz erneuerbarer Energien zur CO₂-Reduktion generell technisch möglich und eine attraktive Lösung ist. Ferner wurde der Einfluss der unterschiedlichen Brenngase und Brenngasmischungen auf die keramischen Sinterprodukte von der technischen Keramik über die Brennhilfsmittel bis hin zu glasierten Erzeugnissen näher betrachtet.