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DisConMelter

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Ob Limonade, saure Gurken oder Parfüm: Glas ist ein universelles Verpackungsmaterial. Ist der Inhalt verbraucht, kann das Glas einfach gewaschen und noch mal gefüllt oder eingeschmolzen und zu neuen Glasprodukten verarbeitet werden. Glas ist zu 100 Prozent recycelbar. Damit ist es anderen Verpackungsmaterialien weit überlegen und sehr umweltfreundlich.
Die Industrie für Behälterglas verbraucht jedoch sehr viel fossile Energie - das soll sich in Zukunft ändern...

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Vier Millionen Tonnen Behälterglas produziert Deutschland im Jahr und erwirtschaftet damit einen Umsatz von fast 2.000 Millionen Euro. Damit ist Deutschland der größte Behälterglashersteller in ganz Europa. Die Unternehmen sind Global Player, die viele Arbeitsplätz schaffen.
Damit dieser Industriezweig zukunftsfähig und die Arbeitsplätze und das wirtschaftliche Potential erhalten bleiben, muss die Herstellung von Glas klima- und umweltfreundlicher werden. Fossile Brennstoffe sollen nach und nach durch erneuerbare Energien ersetzt werden.  

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Neues Behälterglas entsteht, wenn Quarzsand, Kalk und Soda bei großer Hitze miteinander verschmelzen oder wenn Glasscherben wieder eingeschmolzen werden. Dabei müssen in der Schmelzwanne konstante Temperaturen von über 1400 °C erreicht werden. Das bedeutet einen enormen Verbrauch von Energie. Bisher wird dafür vor allem Erdgas genutzt. 

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Das Gelingen der Energiewende ist auch eine Frage des Zusammenspiels der verschiedenen Sektoren des Energiesystems. Nicht nur im Stromsektor, auch in den Bereichen Wärme, Kälte und Verkehr sollen fossile Energieträger nach und nach durch erneuerbare Energien ersetzt werden. Die Glasproduktion ist hierfür ideal geeignet, da die Glasschmelze mittels Strom im Vergleich zu Erdgas auch eine höhere Endenergieeffizienz aufweist. Beim DisConMelter handelt es sich daher um eine rein elektrisch betriebene Schmelzwanne. Hier können die Sektoren Wärme und Strom gekoppelt werden.

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Zusätzlich zum hohen Energieverbrauch ist die Behälterglasproduktion bislang nicht sehr flexibel. Die Temperaturen und die Füllstände in der Schmelzwanne müssen immer konstant gehalten werden. Dafür muss die gleiche Menge an Energie zu jeder Zeit verfügbar sein. Das ist mit erneuerbaren Energien nur schwer erreichbar, da die Sonne nicht immer scheint und der Wind nicht immer weht.
Der Energieverbrauch muss so gesteuert werden können, dass er auf das schwankende Stromangebot und dessen Preis flexibel reagieren kann. Nur dann werden erneuerbare Energien die fossilen Brennstoffe in der Behälterglasproduktion in Zukunft ersetzen können.

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Im Rahmen des Kopernikus-Projektes SynErgie, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, entwickelt das Satellitenprojekt DisConMelter eine modulare Glasschmelzwanne, die sich an ein schwankendes Angebot von Strom anpassen kann. Auf diese Weise lassen sich fossile Rohstoffe sukzessive durch erneuerbare Energien ersetzen. Energie wird dann verbraucht, wenn sie durch ein hohes Stromangebot günstig zur Verfügung steht.

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Der DisConMelter ermöglicht die zeitliche Entkopplung des Glasschmelzprozesses und der Weiterverarbeitung zum fertigen Glasprodukt. Erst dadurch ist es möglich, den Betrieb konsequent auf die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien auszurichten. Das hat auch Vorteile für die Mitarbeiter. An Wochenenden und an Feiertagen kann die Produktion ruhen. Auf diese Weise sollen die Arbeitsplätze in der Glasproduktion wieder attraktiver werden.

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Wirtschaftswachstum und Energieverbrauch muss entkoppelt werden. Das DisConMelter-Projekt zeigt, dass auch die energieintensiven Industrien sich an das Angebot erneuerbarer Energie anpassen können. Wenn es gelingt, die Produktion zu flexibilisieren, ist das nicht nur ein Gewinn für die Umwelt, sondern auch für die Unternehmen selbst. Nur so können sie wettbewerbsfähig bleiben.

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Bei der Glasproduktion werden zunächst die Rohstoffe zum Gemenge gemischt und anschließend in der Schmelzwanne zu flüssigem Glas geschmolzen. Über die sogenannten Speiser (Feeder) wird das flüssige Glas zu den Formgebungsmaschinen transportiert. Nach der Formgebung wird das Glas langsam abgekühlt und kann anschließend verpackt werden. Die meiste Energie bei der Glasproduktion wird in den Schmelzwannen benötigt. Diese werden ganz überwiegend mittels fossilem Erdgas beheizt und der gesamte Prozess läuft kontinuierlich ab. Egal ob Wochenende oder Feiertag, eine Unterbrechung ist, mit der aktuell verfügbaren Technik, nicht möglich.

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Das Ziel ist klar: Glas soll vor allem dann geschmolzen werden, wenn der Wind weht und die Sonne scheint und die Produktion soll gedrosselt werden bei Flaute oder Dunkelheit. Durch den modularen Aufbau kann sich die Glasproduktion dem  Energieangebot anpassen. Das hat auch ökonomische Vorteile für die Unternehmen. Durch die neue Flexibilität kann Strom dann bezogen werden, wenn er günstig ist. Am Wochenende und an Feiertagen muss nicht mehr produziert werden. Anders als bisher passen sich so die Unternehmen an die Verfügbarkeit von grünem Strom an.

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Im Gegensatz zur bisherigen Glasherstellung soll der DisConMelter vollelektrisch und diskontinuierlich betrieben werden. Immer dann, wenn grüner Strom aus erneuerbaren Quellen verfügbar ist, soll geschmolzen werden. Das bedeutet einen vollständigen Paradigmenwechsel für die Glasindustrie. Voraussetzung hierfür ist ein modularer Aufbau des DisConMelters.

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In dem kleinen elektrisch beheizten Prozessraum des Rauhschmelzers werden die Scherben und das Gemenge sehr schnell aufgeschmolzen. Es soll gezielt vorwiegend dann Glas geschmolzen werden, wenn ein ausreichend hohes Stromangebot durch erneuerbare Energien zur Verfügung steht. Ziel ist es, dass der Rauhschmelzer sehr hohe spezifische Schmelzleistung erbringt, über einen „Energiespar“-Standby-Betrieb verfügt sowie kurze Aufheizzeiten und Verweilzeiten hat.
Die besonderen Herausforderungen beim Rauhschmelzer liegen in der Materialauswahl sowie in der Art des Energieeintrages.

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Nach dem Rauhschmelzer wird das geschmolzene Glas dem HT-Glasspeicher zugeführt, in dem auch die Läuterung stattfindet und es zwischengespeichert wird. Diese Zwischenspeicherung ermöglicht die zeitliche Entkopplung des Glasschmelzprozesses und der Weiterverarbeitung zum fertigen Glasprodukt. Erst dadurch ist es möglich, den Betrieb des Moduls Rauhschmelzer konsequent auf die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien auszurichten. Der HT-Speicher muss dafür über eine sehr hohe Wärmeisolation zur Minimierung der Abstrahlungsverluste verfügen, lange Verweilzeiten müssen möglich sein, die Stromabnahme muss flexibel sein und schwankende Temperaturen und Füllstände müssen möglich sein.  

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Nur gemeinsam können technologische und wirtschaftliche Lösungen für die Energiewende gefunden werden.
Hier erfahren Sie, wer alles am DisConMelter Projekt beteiligt ist....

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