Brennstoffe in der Zementindustrie substituieren
Übersicht
Um energiebedingte Emissionen vollständig zu vermeiden, müssen zukünftig auch die Hochtemperaturöfen direkt oder über Wasserstoff elektrifiziert werden. Die Forschung auf diesem Gebiet soll umfangreicher als bisher gefördert werden.
Argumentation
Während traditionell vor allem Kohle als Brennstoff der Zementindustrie genutzt wurde, wird heutzutage der überwiegende Anteil der thermischen Energie in deutschen Zementwerken über sogenannte alternative Brennstoffe erzeugt. Diese bestehen hauptsächlich aus Industrieabfällen, Kunststoffen, Klärschlamm und Siedlungsabfällen, die bei der Verbrennung ebenfalls CO2-Emissionen verursachen.
Neben der Emissionsreduktion durch den Einsatz alternativer Brennstoffe, existieren andere Ansätze, wie die indirekte Hitzezufuhr. Dabei wird der Ofen von außen beheizt, was einen wesentlich reineren CO2-Abgasstrom und damit die CO2-Abscheidung erleichtert. Außerdem bietet die indirekte Hitzezufuhr Vorteile, da sie nachträglich erschlossenes Elektrifizierungspotential einfacher integrieren kann.
Daneben gibt es Laborversuche zur (elektro-)chemischen Separation des Calciumcarbonats.
Wissenswert
Der Gesamtbedarf an thermischer Energie der deutschen Zementindustrie wurde 2021 u.a. zu 26 % durch Kohle und zu 69,3 % durch alternative Brennstoffe (Abfallverbrennung, v.a. Reifen und Altöl) gedeckt.
Quelle: Verein Deutscher Zementwerke
Die Elektrifizierung von Zementöfen erscheint technisch möglich, ist bisher aber nur theoretisch beschrieben.
Quelle: Jacob et al.
Bei der Zementherstellung (Trockenverfahren) gehen bis zu 45.6% der benötigten thermischen Energie verloren, sodass Potenziale zur Abwärmenutzung (u.a. Stromerzeugung) gegeben sind.
Quelle: Marenco-Porto et al.
Potentiale
Neben CO2 setzen die Brennprozesse der Zementherstellung eine ganze Reihe anderer Emissionen frei (Staub, SO2, NOx, CO, HCl, HF, NH3, Schwermetalle, Flüchtige organische Verbindungen, Benzol, PCDD/F, Naphthalene und andere PAK), die in Teilen ebenfalls durch Elektrifizierung reduziert werden können.
Quelle: Galvez-Martos et al.
Risiken
Agora Energiewende berechnet den Bruttostromverbrauch für 2035 mit 884 TWh und die benötigte Nettostromerzeugung mit 845 TWh (Szenario KNS2035) was ab 2026 jährliche Zubau-Raten der erneuerbaren Energien von bis zu 36 GW Leistung erfordert (Zubau 2020: 6,5 GW).
Quelle: Agora Energiewende (2022)
Praxisbeispiele
Die LEILAC (Low Emissions Intensity Lime and Cement) Projekte in Lixhe-les-Visé, Belgien bzw. Hannover sind Pilotsysteme für Klinkerherstellung mit indirekter Hitzezufuhr
Pilotsystemen zur indirekten Hitzezufuhr existieren u.a in Hannover.
Quellen & Links
Marco Simoni, Mathew D. Wilkes, Solomon Brown, John L. Provis, Hajime Kinoshita, Theodore Hanein,
Decarbonising the lime industry: State-of-the-art, Renewable and Sustainable Energy Reviews,
Volume 168, 2022, 112765, ISSN 1364-0321,
Verein Deutscher Zementwerke e.V. (Ed.)
Environmental data of the
German cement industry 2021;
Duesseldorf, 2022
Jacob, R. M., & Tokheim, L. A. (2022). Electrification of an entrainment calciner in a cement kiln system–heat transfer modelling and simulations.
Scandinavian Simulation Society
, 67-75.
Carlos A. Marenco-Porto, José J. Fierro, César Nieto-Londoño, Leonardo Lopera, Ana Escudero-Atehortua, Mauricio Giraldo, Hussam Jouhara, Potential savings in the cement industry using waste heat recovery technologies, Energy, Volume 279, 2023,
Jose-Luis Galvez-Martos, Harald Schoenberger, An analysis of the use of life cycle assessment for waste co-incineration in cement kilns,
Resources, Conservation and Recycling, Volume 86, 2014, Pages 118-131
Agora Energiewende, Prognos, Consentec (2022): Klimaneutrales Stromsystem 2035. Wie der deutsche Stromsektor bis zum Jahr 2035 klimaneutral werden kann.
Zuständige Bundesminister:innen
Bundestagsabgeordnete aus den zuständigen Ausschüssen
Die LEILAC (Low Emissions Intensity Lime and Cement) Projekte in Lixhe-les-Visé, Belgien bzw. Hannover sind Pilotsysteme für Klinkerherstellung mit indirekter Hitzezufuhr
Pilotsystemen zur indirekten Hitzezufuhr existieren u.a in Hannover.
Marco Simoni, Mathew D. Wilkes, Solomon Brown, John L. Provis, Hajime Kinoshita, Theodore Hanein,
Decarbonising the lime industry: State-of-the-art, Renewable and Sustainable Energy Reviews,
Volume 168, 2022, 112765, ISSN 1364-0321,
Verein Deutscher Zementwerke e.V. (Ed.)
Environmental data of the
German cement industry 2021;
Duesseldorf, 2022
Jacob, R. M., & Tokheim, L. A. (2022). Electrification of an entrainment calciner in a cement kiln system–heat transfer modelling and simulations.
Scandinavian Simulation Society
, 67-75.
Carlos A. Marenco-Porto, José J. Fierro, César Nieto-Londoño, Leonardo Lopera, Ana Escudero-Atehortua, Mauricio Giraldo, Hussam Jouhara, Potential savings in the cement industry using waste heat recovery technologies, Energy, Volume 279, 2023,
Jose-Luis Galvez-Martos, Harald Schoenberger, An analysis of the use of life cycle assessment for waste co-incineration in cement kilns,
Resources, Conservation and Recycling, Volume 86, 2014, Pages 118-131
Agora Energiewende, Prognos, Consentec (2022): Klimaneutrales Stromsystem 2035. Wie der deutsche Stromsektor bis zum Jahr 2035 klimaneutral werden kann.
Zuständige Bundesminister:innen
- RHGRU
Bundestagsabgeordnete aus den zuständigen Ausschüssen
- MGCDU
- HDCSU
- RHFDP
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