Satelliten-Projekt DisConMelter
Kopernikus-Projekte für die EnergiewendeWas hat eine Glasflasche mit der Energiewende zu tun? Das erforscht das Satelliten-Projekt DisConMelter
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...
Die Industrie für Behälterglas verbraucht jedoch sehr viel fossile Energie - das soll sich in Zukunft ändern...
Marktführer in Europa
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.
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.
Wieso verbraucht die Glasherstellung soviel Energie?
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.
SektorkopplungVerzahnung von Strom und Wärme
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.
Flexibilität
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.
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.
DisConMelterTechnik für eine zukunftsfähige Glasproduktion
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.
Chancen für die Behälterglasindustrie
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.
Vorbildfunktion des DisConMelter-Projekts für andere energieintensive Industrien Nachmachen erlaubt!
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.
Behälterglasinsdustrie Teamwork für eine erfolgreiche Energiewende
Die Energiewende ist ein Projekt, an dem die ganze
Gesellschaft zusammen arbeitet: Forschung, Wirtschaft und Zivilgesellschaft.
Besonders die Unternehmen, die einen sehr hohen Energieverbrauch haben,
müssen neue Geschäftsmodelle entwickeln, die auch in Zukunft funktionieren. Der
DisConMelter soll es der Glasindustrie ermöglichen, zukunftsfähig zu werden und
die Energiewende mitzugestalten.
Wie wird Glas bisher produziert?
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.
Demand Side ManagementBetriebsweise des DisConMelters
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.
DisConMelter
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.
Modularer Aufbau Modul Rauhschmelzer
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.
Die besonderen Herausforderungen beim Rauhschmelzer liegen in der Materialauswahl sowie in der Art des Energieeintrages.
Modularer Aufbau Modul HT-Glasspeicher
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.
Wissenschaft, Wirtschaft und GesellschaftTeamwork
Nur gemeinsam können technologische und wirtschaftliche Lösungen
für die Energiewende gefunden werden.
Hier erfahren Sie, wer alles am DisConMelter Projekt beteiligt ist....
Hier erfahren Sie, wer alles am DisConMelter Projekt beteiligt ist....
Partner aus der IndustrieHEINZ-GLAS GmbH & Co. KGaA
Mit
einer bis 1523 zurückreichenden Glasmacher-Familientradition gehört die HEINZ-Glas Group zu den weltweit führenden Herstellern von Glas-Flakons und Tiegeln für die Parfüm-
und Kosmetikindustrie. Hier soll der DisConMelter dem Praxistest unterzogen werden. Neben der Ausrichtung auf innovative Produktlösungen ist sich
die HEINZ-Glas Group auch ihrer Verantwortung gegenüber der Umwelt und den
nachfolgenden Generationen bewusst. Das spiegelt sich auch in einer energie-
und ressourceneffizienten Ausrichtung der Fertigungsprozesse wieder.
Universität BayreuthKeylab Glastechnologie, Lehrstuhl Keramische Werkstoffe, Ingenieurwissenschaftlichen Fakultät
Im Keylab Glastechnologie sind die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten
der Universität Bayreuth im Bereich Glasentwicklung, -herstellung und
-verarbeitung zusammengefasst. Es hat beim DisConMelter-Projekt die Aufgabe, geeignete Werkstoffe für den direkten Glaskontakt
auszuwählen und ihre Eignung unter den extremen Belastungen im
DisConMelters zu untersuchen. Neben Experimenten bei hohen Temperaturen sind
dafür Simulationen des Materialverhaltens erforderlich, die die stark
schwankenden Betriebsbedingungen berücksichtigen. Anhand dieser Ergebnisse
wird ein erster Prototyp entwickelt, gebaut und betrieben. Die hier gesammelten
Erfahrungen bilden die Grundlage für eine nächste Projektstufe, in der ein
deutlich größerer Prototyp aufgebaut und betreiben werden soll, um das
Potential und die „Alltagstauglichkeit“ der neuen Technologie bewerten zu
können.
Institut für Innovative Verfahrenstechnik (InVerTec)
InVerTec ist ein An-Institut der Universität Bayreuth und
betreibt seit über 20 Jahren interdisziplinäre angewandte Forschung und
Entwicklung auf dem Gebiet der elektrothermischen Verfahren und der
Prozessintensivierung. Das Institut besitzt umfangreiche verfahrenstechnische
Kompetenzen in der Entwicklung von Pilotanlagen sowie dem Überführen
innovativer Prozesse in industrielle Maßstäbe. Das Know-how von InVerTec soll
genutzt werden, um Anlagenbau und Betrieb des DisConMelters zu koordinieren und
erfolgreich umzusetzen.…
Technische Hochschule DeggendorfTechnologie Anwender Zentrum (TAZ) Spiegelau
Das TAZ Spiegelau, eine
Kooperation der Technischen Hochschule Deggendorf mit der Universität Bayreuth,
betreibt mit seinem breiten Spektrum an Wissenschaftlern und Technikern anwendungsnahe
Forschung und Entwicklung in den Bereichen Schmelztechnologie, Heißformgebung
und Präzisionsumformen. Dabei stehen die industrielle Umsetzung der Prozesse
und der Technologietransfer im Fokus. Im Rahmen des Projekts DisConMelter wird
am TAZ ein Testmodul aufgebaut und betrieben um die konzeptionelle Machbarkeit
zu demonstrieren und relevante Parameter für die weitere Umsetzung zu
generieren.
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Was hat eine Glasflasche mit der Energiewende zu tun?
Marktführer in Europa
Wieso verbraucht die Glasherstellung soviel Energie?
Verzahnung von Strom und Wärme
Flexibilität
Chancen für die Behälterglasindustrie
Nachmachen erlaubt!
Wie wird Glas bisher produziert?
DisConMelter
Modul Rauhschmelzer
Teamwork
HEINZ-GLAS GmbH & Co. KGaA