10.05.2021. Die Dekarbonisierung von industriellen Abläufen spielt eine wichtige Rolle beim Klimaschutz: Viele Branchen sind noch auf fossile Brennstoffe angewiesen, um Prozesswärme zu erzeugen oder ihren Energiebedarf zu decken. Dabei entsteht klimaschädliches Kohlendioxid (CO2). Das Institut für CO2-arme Industrieprozesse im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forscht an Alternativen für die fossilen Brennstoffe, damit die Produktion in Schlüsselbranchen umweltfreundlicher wird. Am 10. Mai 2021 wurde der Standort Cottbus des Instituts offiziell eröffnet. In Brandenburg konzentriert sich das neue Institut auf die Simulation und das virtuelle Design – den „digitalen Zwilling“ – von veränderten Produktionsabläufen. Daneben steht die Entwicklung von Hochtemperatur-Wärmepumpen im Mittelpunkt. Ein zweiter Institutsstandort wird in Zittau (Sachsen) etabliert.
„In unserem neuen Institut in Cottbus arbeiten wir an Lösungen für eine wirtschaftlich tragfähige Transformation von Industrie- sowie von Kraftwerks-Prozessen in kohlenstoffarme Technologien. Damit ist das DLR ein wichtiger Partner in der Region Lausitz, auch um die regionalen Herausforderungen des Strukturwandels zu bewältigen. Hier entsteht Zukunft durch Forschung und Innovation“, sagte die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Anke Kaysser-Pyzalla bei der Eröffnungsveranstaltung, die wegen der Corona-Situation virtuell stattfand.
Schneller Wissenstransfer für die industrielle Nutzung
Mit dem neuen Institut erweitert das DLR seine Kompetenzen auf dem Gebiet der Energieforschung und unterstützt den Strukturwandel in der Lausitz. Das Institut für CO2-arme Industrieprozesse arbeitet eng mit der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) und der Hochschule in Zittau/Görlitz zusammen. Außerdem bestehen Kooperationen mit Unternehmen in der Region. Das DLR fördert intensiv den Wissenstransfer für eine industrielle Nutzung der Forschungsergebnisse.
„Moderne Industrie, gut bezahlte Arbeitsplätze und Klimaschutz gehören zusammen. Das wollen und werden wir mit der Strukturentwicklung in der Modellregion Lausitz zeigen. Die heutige Eröffnung des DLR-Instituts für CO2-arme Industrieprozesse in Cottbus ist dafür ein ganz wichtiger Meilenstein. Die Ansiedlung dieser hochkarätigen Forschungseinrichtung im Umfeld der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg stärkt die Forschungslandschaft in der gesamten Region. Und – wie es sich für ein Modellprojekt gehört – werden die Forschungsergebnisse und die Expertise auch für Projekte im gesamten Land Brandenburg und darüber hinaus nutzbar sein. Mein Dank gilt allen, die dazu beigetragen haben, dass wir heute wieder einen ganz konkreten Schritt bei der Umsetzung unseres Zukunftskonzeptes `Lausitz 2038` gehen können“, sagt Dr. Dietmar Woidke, Ministerpräsident des Landes Brandenburg. „Der Strukturwandel kann nur mit einer starken Forschungs- und Wissenschaftslandschaft und einer innovativen Wirtschaft gelingen, die gute und gut bezahlte Arbeitsplätze in der Region schafft. Ich bin sicher, dass das neue DLR-Institut zusammen mit den Industriepartnern dazu beitragen wird, eine europäische Modellregion für klimaneutrale Wirtschaft zu entwickeln.“
Am Standort Cottbus werden 60 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter tätig sein, etwa die Hälfte von ihnen ist schon vor Ort. Gemeinsam mit den Hochschulen und der Industrie trägt das DLR dazu bei, Fachwissen in der Region zu halten und Arbeitsplätze zu sichern. Derzeit befindet sich das Institut für CO2-arme Industrieprozesse auf dem Gelände der BTU. Bis Mitte des Jahrzehnts soll ein Neubau in der Nähe der Universität entstehen.
Aufbau einer Versuchsanlage
Aktuell wurde in einer angemieteten Halle mit dem Aufbau einer Versuchsanlage begonnen: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln und testen an einer Hochtemperatur-Wärmepumpe im Technikum-Maßstab unterschiedliche Betriebsszenarien. In Cottbus wird dabei Gas als Arbeitsmittel eingesetzt. In Zittau liegt der Forschungsschwerpunkt auf dampfbasierten Wärmepumpen-Komponenten. Hochtemperatur-Prozesswärme wird z. B. in der Lebensmittelindustrie, der Papierindustrie, der chemischen Industrie oder im Fahrzeugbau benötigt. Die umweltfreundlichen Hochtemperatur-Wärmepumpen, die das DLR erprobt, könnten innerhalb eines Jahres für die ersten Branchen zur Verfügung stehen: Die Forschung des Instituts für einen Bereich bis etwa 300 Grad ist weit fortgeschritten und wird nun in Cottbus und Zittau intensiviert.
„Als Beauftragter für die neuen Bundesländer freue ich mich, dass nun auch der Standort Cottbus des DLR-Institut für CO2-arme Industrieprozesse eröffnet wurde. Das DLR-Institut ist ein weiteres Beispiel für die hervorragende Wissenschaftslandschaft in den neuen Ländern. Zusammen mit dem Standort Zittau kann es einen substanziellen Beitrag auf dem Weg zu CO2-armen Zukunftsindustrien leisten“, sagt Marco Wanderwitz, Parlamentarischer Staatssekretär beim Bundesminister für Wirtschaft und Energie. „CO2-arme Industrieprozesse sind, als Teil der Industriestrategie des Bundesministers für Wirtschaft und Energie, wichtig für die Zukunft der Industrie der neuen und der alten Bundesländer. Sie unterstützen nicht nur die Energiewende, sondern den positiven regionalen Strukturwandel besonders in den neuen Ländern, da hier die Industrie bis heute der wichtigste Motor der wirtschaftlichen Entwicklung ist.”
„Digitale Zwillinge“ simulieren die Vernetzung der Energiesysteme
Parallel zur Forschung auf der Versuchsanlage entwickelt das DLR-Institut Modelle und Software, mit der Industrieprozesse abgebildet und wissenschaftlich untersucht werden. So können „digitale Zwillinge“ von realen Anlagen entstehen. Sie liefern z. B. Erkenntnisse darüber, wie regenerative Energiequellen fossile Brennstoffe ersetzen können.
Die virtuellen Abbilder werden außerdem darstellen, wie ein schwankendes Energieangebot kompensiert wird. Generell ist der Aufbau eines intelligenten Netzwerks bei der Energiewende unerlässlich: Sonnen- und Windenergie, Kraftwerke, Speichersysteme, Wohn- und öffentliche Gebäude und Industrieanlagen müssen miteinander vernetzt werden. Die im Institut für CO2-arme Industrieprozesse erstellte Simulationsumgebung soll deswegen auch eine verlustarme und strukturübergreifende Verteilung von Strom, Wärme und Grundstoffen zeigen.
(Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR))