CleanTech Innovative umweltverträgliche, energieeffi ziente und ressourcen-schonende Technologien, Produkte und Dienstleitungen - VDI
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MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN INFORMATIONEN AUS WIRTSCHAFT | WISSENSCHAFT | GESELLSCHAFT 29. JAHRGANG | 1/2020 SCHWERPUNKT CleanTech Innovative umweltverträgliche, energieeffiziente und ressourcen- schonende Technologien, Produkte und Dienstleitungen forum der technisch-wissenschaftlichen Vereine und Verbände Sachsen-Anhalts
EDITORIAL
Sehr geehrte Damen und
Herren,
wenn Sie diese Ausgabe der Mitteldeut- Leistungen bei Wettbewerben wie dem Hugo-Junkers-
schen Mitteilungen in den Händen hal- Innovationspreis Sachsen-Anhalt und dem Großen
ten, schreiben wir das Jahr 2020. Ich hof- Preis des Mittelstandes oder beim Unternehmerpreis
© Viktoria Kühne
fe, Sie haben die Feiertage nach Ihren AURA ausgezeichnet werden konnten. Ein großer Teil
Vorstellungen im Kreise Ihrer Familie der ausgezeichneten Wissenschaler und Unterneh-
oder mit Freunden verbringen können. men Sachsen-Anhalts hat innovative Forschungsergeb-
Nun stehen wir alle in den Startlöchern nisse und Technologien oder Produkte entwickelt, die
Prof. Dr.-Ing. Mirko Peglow. des neuen Jahres. Was wird es uns brin- insbesondere zum Klima- und Umweltschutz, zur Ver-
gen? Ich bin mir sicher, Sie alle werden sorgungssicherheit, zur Sozialverträglichkeit sowie zur
Ihr Bestes tun, um voranzukommen und Innovation und Wirtschalichkeit beitragen. Das sind
Ihre gesteckten Ziele zu erreichen. Dafür wünsche ich nicht nur wichtige Voraussetzungen, um langfristig ge-
Ihnen persönlich und als Vorsitzender des VDI-Landes- setzes- und richtlinienkonform am Markt tätig zu sein,
verbands Sachsen-Anhalt viel Erfolg und gutes Gelin- sondern sich auch in Zukun im Wettbewerb nachhal-
gen. Nehmen Sie den VDI beim Wort, fordern Sie ihn als tig zu behaupten.
Sprecher, Gestalter und Netzwerker für Ingenieurinnen Großes Potenzial liegt für ein rohstoffarmes Land
und Ingenieure sowie als Berater für Politik und Gesell- wie Deutschland bei gleichzeitigem Einsatz von Hoch-
scha. technologien und dem Verbrauch von Ressourcen in
Für die erste Ausgabe der Mitteldeutschen Mitteilun- der möglichst lückenlosen Kreislaufwirtscha. Der VDI
gen des neuen Jahres, die wir mittlerweile im 29. Jahr hat deshalb als aktuelles Jahresthema die »Zirkuläre
gemeinsam mit unseren Partnern herausgeben, haben Wertschöpfung – globale Herausforderungen, poten-
wir bewusst den Schwerpunkt »CleanTech – Innovative zielle Lösungsansätze und Nachhaltigkeit in der In-
umweltverträgliche, energieeffiziente und ressourcen- dustriegesellscha« gewählt und eine Publikation mit
schonende Technologien, Produkte und Dienstleitun- Handlungsfeldern unter dem Titel »Zirkuläre Wert-
gen« gewählt. Es vergeht kaum ein Tag, an dem nicht schöpfung« verfasst, die auf der Homepage kostenlos
die Themen wie Klima- und Umweltschutz, Ressour- zum Download zur Verfügung steht.
censchonung, Verringerung des CO2-Ausstoßes, Ener- In dieser Ausgabe der Mitteldeutschen Mitteilungen
giewende, … auf der Tagesordnung in Deutschland, haben wir eine Auswahl von Beiträgen, die das Schwer-
Europa und weltweit stehen. Hier ist insbesondere punktthema aus verschiedenen Blickwinkeln auf-
unsere Berufsgruppe der Ingenieurinnen und Inge- greifen, zusammengestellt. Aber nicht nur im Schwer-
nieure gefragt, machbare und nachhaltige Lösungen punktteil finden sich interessante Einblicke, sondern
zu finden und umzusetzen. auch unter den Beiträgen der einzelnen Herausgeber.
Unter Cleantech werden Schwerpunkte zusammen- Ich hoffe, dass wir Ihnen damit Ideen, Anregungen
gefasst, wie die Nutzung umweltfreundlicher Energien und Handlungsbedarfe für Ihr eigenes Aufgabenge-
und Energiespeicherung, die Erzielung einer mög- biet geben können. Weitere wichtige Informationen zu
lichst hohen Energieeffizienz wie auch Rohstoff- und zahlreichen aktuellen Themen finden Sie auf den je-
Materialeffizienz, die Verfolgung einer maximalen weiligen Homepages der herausgebenden Vereine und
Kreislaufwirtscha, der Einsatz einer nachhaltigen Organisationen.
Wasserwirtscha und die Nutzung einer nachhalti-
gen Mobilität. Dass dies auch für unsere Forschung,
Wissenscha und Wirtscha wichtige Themen sind,
kann man der Tatsache entnehmen, welche hervor- of. Dr.-Ing. Mirko Peglow
Prof.
ragenden forschungs- und ingenieurtechnischen Vorsitzender VDI-Landesverband Sachsen-Anhalt
MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020 3
INHALT
Inhalt
SCHWERPUNKT // CleanTech – Innovative umwelt- VDI-Magdeburger Bezirksverein
verträgliche, energieeffiziente und ressourcenschonende
Technologien, Produkte und Dienstleitungen 34 Fördernde Unternehmen und Institutionen des VDI in Sachsen-Anhalt
33 Magdeburger Ingenieur mit dem Ehrenring des VDI ausgezeichnet
5 Intelligente Batteriespeicher bringen saubere Energie in jeden 34 Ordentliche Mitgliederversammlung 2019
Winkel der Welt 40 VDI-Magdeburger BV | Vorstandsmitglieder und weitere Funktionsträger |
8 Thermoprozessmodellierung und -optimierung in Drehrohrreaktoren Arbeitskreise | Bezirksgruppen
11 ThermHex Waben aus Halle auf dem Weg zum Weltmarktführer 38 Merkur küsst Novembersonne – Beobachtung des Naturschauspiels
12 Saubere Technologien aus den neuen Ländern 39 Erweiterte Vorstandssitzung bei den Landesgeologen in Magdeburg
14 Brennstoffemissionshandelsgesetz – Herausforderung und Chance 40 Ausschreibung VDI-Förderpreis 2020
für gasintensive Unternehmen 41 Besuch der Zuckerfabrik Klein Wanzleben
16 Das Müllheizkrawerk Rothensee – Seit 15 Jahren umweltverträglich 41 Konstituierende Sitzung des Netzwerks TGA
und energieeffizient in Betrieb 42 Kolloquien zu Fragen der Automation
43 24. VDI-Symposium Energiewirtscha und Umwelt
44 Veranstaltungstipps
VDI-Landesverband Sachsen-Anhalt
18 25. Fest der Technik - Jubiläumsball der Ingenieure Sachsen-Anhalts VDE Bezirksverein Magdeburg
22 Weitere Aktivitäten des VDI-Landesverbandes Sachsen-Anhalt (Auswahl)
22 9. Mittelstandsforum des BVMW Sachsen-Anhalt »Digitalisieren – 46 Symposium – Smart Home einmal anders – Blitz- und Überspannungs
nachhaltig und effektiv« schutz und Elektromagnetische Verträglichkeit im Wohnbau
23 Werkstattgespräch des Dialogs Unternehmen:wachsen 47 Gruße des Vorsitzenden des VDE Bezirksverein Magdeburg e. V.
23 Leistung, die sich lohnt!
24 Ordentliche Vorstandsversammlung des VDI e. V.
24 Rolle der BV/LV in der Öffentlichkeitsarbeit des VDI Ingenieurkammer SACHSEN-ANHALT
24 Verleihung des Hugo-Junkers-Innovationspreises 2019
25 NEWS Fördernde Unternehmen 48 Mit Leidenscha für den Klimaschutz
25 Investition in die Zukun – Spatenstich für neuen Wasserstoff-Verflüssiger 49 Ingenieurpersönlichkeiten ausgezeichnet
bei Linde in Leuna 49 Mut zur Selbstständigkeit als Ingenieur
26 Grundsteinlegung für neue Forschungsfabrik in Magdeburg
28 Der VDI gratuliert der neuen Institutsleiterin Frau Prof. Dr. Julia C.
Arlinghaus RKW Sachsen-Anhalt GmbH
32 Neujahrsgrüße
32 Fördernde Unternehmen und Institutionen des VDI in Sachsen-Anhalt 50 Industriekulturelles Erbe der Region Magdeburg für das Digitale Zeitalter
51 Klimaschutz durch ressourceneffiziente Prozesse
51 Erfolgreiche Bilanz des Energieeffizienznetzwerkes
3 Editorial
59 Impressum
4 MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020
SCHWERPUNKT // CleanTech
Intelligente Batteriespeicher bringen
saubere Energie in jeden Winkel der Welt
Simon Schandert | Technischer Geschäsführer von Tesvolt
»Bezahlbare, saubere Energie in jeden Win- Heute produziert Tesvolt seine Gewerbe- Manager in einem Unternehmen sorgt es
kel der Welt zu bringen – das ist unser Ziel. speicherlösungen in Serie in der ersten so dafür, dass die internen Ressourcen op-
Auch dorthin, wo Menschen keinen Zugang Gigafactory für Batteriespeicher Europas timal genutzt werden und ein möglichst
zum Stromnetz haben.« Mit dieser Vision ha- am Standort Wittenberg und liefert sie in großer Teil der theoretisch nutzbaren Ka-
ben Daniel Hannemann und Simon Schan- alle Welt. Der Hersteller hat für alle Anwen- pazität auch wirklich zur Verfügung steht.
dert das Unternehmen Tesvolt vor knapp dungsfälle einen passenden Batteriespei- Marketing, Vertrieb, Partnernetzwerke
sechs Jahren gegründet. Ihr Ziel: Batterie- cher – von kleineren Speichern mit 10 kWh pflegen, Neuigkeiten auf Facebook posten –
systeme zu entwickeln und herzustellen, die Kapazität bis zu großen Speichercontainern wie ein Unternehmen nach außen kommu-
den Strom aus erneuerbaren Energiequellen mit insgesamt bis zu 100 MWh. Die Strom- niziert, ist weithin sichtbar. Kaum jemand
möglichst effizient speichern. Da Gewerbe speicher sind für die Erhöhung des Eigen- würde bestreiten, dass die Außenkommuni-
und Industrie in vielen Ländern den höchs- verbrauchs ebenso geeignet wie für die kation für den Erfolg wichtig ist. Der beste
ten Energiebedarf haben, konzentrierte sich Kappung teurer Lastspitzen, Netzdienst- Außenauritt bringt aber auf Dauer wenig,
das Start-up von Anfang an auf Stromspei- leistungen, Ersatzstromversorgung oder wenn die Abläufe im Inneren nicht rund
cher mit hoher Kapazität. die Nutzung an netzfernen Standorten. Sie laufen, wenn eine Hand nicht weiß, was die
funktionieren mit Niederspannung ebenso andere tut oder die einen sich langweilen,
wie mit Hochspannung und können an alle während andere kurz vorm Burn-out ste-
Energieerzeuger angeschlossen werden: hen. Kurz: Ohne eine gute interne Kommuni-
Sonne, Wind, Wasser, Biogas und Blockheiz- kation und Steuerung kann ein Betrieb nicht
kra – On-Grid ebenso wie Off-Grid. effizient funktionieren. Wenn Außenstehen-
de davon kaum etwas mitbekommen, heißt
Herzstück der intelligenten Stromspeicher das in der Regel, dass es gut läu.
Dasselbe gilt für eine Batterie: Sie ist
Das Batteriemanagementsystem steuert die nach außen über das Energiemanagement-
Vorgänge im Inneren des Batteriesystems. system (EMS) mit dem Wechselrichter, den
Es gleicht z. B. die Ladestände der Batterie- Stromerzeugern und Verbrauchern ver-
zellen untereinander aus. Wie ein guter bunden. Auf das Geheiß des EMS fließt der
Tesvolt Gründer Simon Schandert (l.) und Daniel
Hannemann (r.). Foto: Valeska Hoischen
Die Gründer aus Wittenberg tüelten an
einer eigenen Technologie zur Batterie-
steuerung, um ihre Produkte so langlebig
und wirtschalich wie möglich zu machen.
Mit Erfolg: Das preisgekrönte Batterie-
managementsystem (BMS) von Tesvolt
sorgt dafür, dass sich ihre Batteriespeicher
für Gewerbe und Industrie schon nach
wenigen Jahren rechnen. Tesvolt stellt Lithium-Batteriespeichersysteme für Gewerbe und Industrie her. Foto: Tesvolt
MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020 5
SCHWERPUNKT // CleanTech
Strom aus der Solaranlage in die Batterie,
ins Elektroauto oder ins Netz. Diese Funk-
tionen sind für die Nutzer direkt erleb-
bar: Ist das Auto morgens geladen? Ist der
Eigenverbrauch wirklich so hoch wie in
der Simulation vorhergesagt? Das EMS ist
entscheidend dafür, ob Kunden eine Solar-
anlage mit Batteriesystem als komfortabel
und lohnend empfinden oder nicht.
© Tesvolt
Maximale Leistung aus der Zelle holen
Doch auch im Inneren der Batterie gibt es der genaue Ladezustand bei mittleren das bemerkbar, indem man aus denselben
viel zu steuern und zu regeln. Das geschieht »Füllständen« schwer zu unterscheiden ist. Zellen deutlich mehr Energie herausholen
nahezu unbemerkt über das Batteriemana- Viele Systeme diagnostizieren den Ladezu- kann.
gementsystem. Die allererste Aufgabe eines stand daher nur dann, wenn die Zelle fast
BMS ist es, die Ladestände zwischen den voll oder fast leer ist – wie ein Manager, Tesvolt Speicher leben länger
einzelnen Batteriezellen auszugleichen. Da dem nur Spitzenkräe und Problemfälle
die Batteriemodule in einer Reihe verschal- bekannt sind. Das heißt: Wenn sich die Zel- Dass die APU jederzeit über den Zustand
tet sind, begrenzt immer das Modul oder len über längere Zeit nur im mittleren La- der Batteriezellen informiert ist, hat sie der
die Zelle mit dem niedrigsten Ladestand dezustand bewegen, findet praktisch kein Active-Battery-Optimizer-Platine (ABO) zu
die Leistung des Gesamtsystems. Ein pas- Balancing statt. Die Zustände der einzelnen verdanken – die ist sozusagen Auge und
sives BMS kann die Ladestände der Batte- Zellen können unbemerkt immer weiter Ohr des Managers. Sie sitzt direkt an der
riemodule lediglich nach unten angleichen, auseinander trien – so lange, bis einzel- Vorderseite der jeweiligen Batteriezelle
indem Energie über Widerstände verheizt ne Zellen schwach genug sind, um aus dem und misst insbesondere die Temperatur,
wird. Das ist nicht nur ineffizient, sondern Rahmen zu fallen. Die APU von Tesvolt den Strom und die Spannung. Mit Hilfe
belastet durch die Wärme auch das System diagnostiziert dagegen auch die Ladezu- dieser Daten lässt sich mit der APU bis auf
und die Speicherkomponenten. Eine deut- stände im Mittelfeld und sorgt von Anfang Zellebene zurückverfolgen und anzeigen,
liche Verbesserung bringt ein aktives BMS: an dafür, dass sie ausgeglichen werden. So was in der Batterie los ist. Interessierte Tes-
Dabei werden die Ladestände aktiv ange- steht auch bei Anwendungen, die sich vor volt-Kunden können sich in der zugehöri-
glichen, indem Energie aus Zellen mit ho- allem bei mittleren Ladezuständen abspie- gen Soware alle Kenngrößen der Batterie
her Ladung genutzt wird, um benachbarte len, jederzeit die volle Batteriekapazität bis in die Zellen hinein als Visualisierung
Zellen mit niedriger Ladung aufzufüllen zur Verfügung. Wirtschalich macht sich anzeigen lassen – nicht nur die direkten
(unidirektionales aktives BMS). Doch auch
hierbei sind die Möglichkeiten begrenzt,
da bei einem 1 000 V Batteriesystem bis
zu 224 Batteriezellen in Serie verschaltet
sind und der Ausgleich sehr lange dauern
würde. Tesvolt, Hersteller von Lithium-Bat-
teriespeichersystemen für Gewerbe und In-
dustrie, hat daher ein neuartiges BMS ent-
wickelt, das noch einen Schritt weiter geht:
Die Active Power Unit (APU). Wie ein guter
Manager die Mitarbeiter seines Unterneh-
mens kennt, hat sie alle Zellen zugleich im
Blick. Die APU kann daher Energie auf dem
kürzesten Wege dorthin leiten, wo sie gera-
de benötigt wird (bidirektionales BMS). So
bringt sie alle Zellen in der kürzesten Zeit
und mit den geringsten Verlusten auf den
gleichen Ladestand – das macht sich in
einer optimierten Zellleistung bemerkbar.
Eine Schwierigkeit herkömmlicher Bat- Dank der intelligenten Batteriesteuerung kappt der Outdoor-Stromspeicher von Tesvolt sehr effizient
teriemanagementsysteme ist es dabei, dass Lastspitzen, die an Tankstellen mit E-Ladesäulen entstehen. Foto: Tesvolt
6 MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020
SCHWERPUNKT // CleanTech
ein Unternehmen bzw. die Batterie wach-
sen muss. Neue Zellen in ein bestehendes
Batteriesystem zu integrieren ist keines-
falls trivial – ohne das aktive BMS würden
die bereits gealterten Zellen die Leistung
der neuen Blöcke einschränken. Deshalb
galt lange der Grundsatz, dass man neue
Zellen besser gar nicht in ein altes System
einsetzen soll. Mit der APU ist sowohl die
© Tesvolt
Erweiterung der Batterie um neue Batte-
riemodule als auch der Tausch einzelner
Batteriemodule kein Problem mehr.
Messwerte wie Spannung und Temperatur, lange Einsatzzeit ist aber natürlich auch
sondern auch der »State of Health« (also die eigene Grundkonstitution, denn an Mehrfach abgesichert
der Gesundheitszustand) der einzelnen den Zellen – sowohl im Körper als auch in
Zellen kann detailliert verfolgt werden. Der der Batterie – nagt auch bei bester Pflege Neben der Optimierung der Leistung ist
State of Health (SoH) ist physikalisch das der Zahn der Zeit. Tesvolt setzt daher auf das BMS auch für die Sicherheitsfunktionen
Verhältnis der aktuell maximal nutzbaren hochwertige Materialien, die eine Speicher- verantwortlich. Dabei gilt bei den Tesvolt-
Kapazität zur Nennkapazität der Batterie. lebensdauer von bis zu 30 Jahren ermögli- Systemen: Wer wirklich sicher sein will,
Er verrät, ob die jeweilige Zelle überhaupt chen. So setzt der Hersteller z. B. moderne verlässt sich nicht auf einen einzelnen Me-
noch den Ansprüchen genügt, die für den prismatische Lithiumzellen von Samsung chanismus, sondern schafft wo immer mög-
Einsatzzweck nötig sind. Sinkt die Kapazi- SDI auf Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide-Basis lich Redundanzen. Die Abschaltung erfolgt
tät unter 70 Prozent des Ausgangswertes, in seine Speicher ein, die auch in der Auto- im Bedarfsfall daher zweipolig. Schmelz-
wird die Zelle ausgemustert. Um den State industrie verwendet werden. Das macht sicherungen gibt es in jeder einzelnen Zelle,
of Health zu berechnen, nutzt Tesvolt ein sich natürlich auch in der Wirtschalich- am BMS jedes Racks und am DC Combiner,
eigenes patentiertes Verfahren. Auch hier keitsrechnung bezahlt. wo die parallel geschalteten Batteriestrings
gilt in der Batterie wie in einem Unterneh- schließlich zusammenlaufen. Zusätzlich
men: Mit einem guten Management bleiben Zelltausch kein Problem mehr sind die Speicher mit einem EMV-Filter und
die Mitarbeiter bzw. Zellen länger fit. Das einer Differenzstromüberwachung ausge-
gilt natürlich ebenso für die Elektronik in Eine weitere Aufgabe des Managements stattet, um eine maximale Sicherheit im
der Batterie, denn durch das effizientere bzw. der APU ist es, Neuzugänge zu inte- Fehlerfall zu gewährleisten.
BMS entsteht weniger Wärme und somit grieren. Schließlich kommt es vor, dass sich Die Aufgaben des Batteriemanagements
weniger Belastung. Wesentlich für eine die Aufgaben mit den Jahren ändern und sind also zwar unauffällig, aber sowohl viel-
seitig als auch essenziell. Dennoch kommt
man nicht immer umhin, sich zu fragen,
welche Ressourcen das Management an
sich eigentlich beansprucht – vor allem
dann, wenn es gerade nichts tut. Hier zeigt
sich die APU genügsam: Im Stand-by-Be-
trieb benötigt sie eine Leistung von ledig-
lich 5 Watt.
TESVOLT GmbH
Am Heideberg 31
06886 Lutherstadt Wittenberg
Hotline (kostenlos DE) 0800-8378658
Tel. (03491) 8797-100 | Fax -102
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Jedes Batteriemodul ist mit einem Active Battery Optimizer (ABO) ausgestattet. Foto: Tesvolt info@tesvolt.com | www.tesvolt.com
MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020 7
SCHWERPUNKT // CleanTech
Thermoprozessmodellierung und
-optimierung in Drehrohrreaktoren
Prof. Dr.-Ing. Fabian Herz | Hochschule Anhalt, Köthen
Dipl.-Ing. Oliver Kahe | ZADCON GmbH, Dessau
Dr.-Ing. Heinz Paul | Technologietransfer und Innovationsförderung Magdeburg GmbH, Magdeburg
Gafiken: ZADCON GmbH
Zur Simulation von Thermoprozessen in Drehrohrreaktoren wurde und (1)
ein mathematisch-physikalisches Modell entwickelt. Die Struktur (2)
.
des Modells mit seinen grundlegenden Gleichungen, die Validie- In Gl. (1) ist die Änderung des Enthalpiestroms der Gasphase HG
rung des Modells an einer Technikums-Anlage sowie die industriel- gleich des durch Umsetzung des Brennstoffs erzeugten Wärme-
.
le Anwendung des Modells werden erläutert. Das Modell kann zur stroms RBr zuzüglich der vom Gas an Schüttung und Wand (QGS,eff
.
Auslegung von Reaktoren, zur Optimierung bestehender Thermo- und QGW,eff) übertragenen Wärme. Wohingegen sich die Änderung
.
prozesse und zur Schulung von Personal eingesetzt werden. des Schüttungsenthalpiestroms HS aus der übertragenen Wärme
. . .
vom Gas (QGS,eff) und der Wand (QWS, und QWS,) sowie den evtl.
Einleitung vorhandenen Reaktionstermen im Schüttgut RS zusammensetzt.
Zur Berücksichtigung der Wärmeverluste durch die Reaktorwand
Um unter den hohen Anforderungen an die Produktqualität sowie werden die Oberflächentemperaturen der Innenwand (TW) und des
an die ökonomischen und ökologischen Faktoren eines Drehrohr- äußeren Mantels (TM) ermittelt und letztlich mit den Differenzial-
reaktorbetriebs die Verfahren zu optimieren und die Anlagen effi- gleichungen (1) und (2) mit
zient auszulegen, muss der jeweils zugrunde liegende Prozess exakt (3)
abgebildet werden. Deshalb wurde ein mathematisches Modell ent- gekoppelt. Eine Bilanzierung des Wandelements ergibt sich so-
wickelt, das die komplexe Phänomenologie des Wärme-/Stofftrans- mit aus der effektiven Wärmeübertragung vom Gas auf die Wand
. .
ports und der Schüttgutdynamik im Inneren des Drehrohrs beinhal- (QGW,eff), dem Wärmedurchgang von der Wand zur Umgebung (QWU)
.
tet und die Vielzahl an verfahrenstechnischen Einflussgrößen auf sowie dem regenerativen Wärmestrom (QWS,reg), der sich aus dem
die Prozesse berücksichtigt. Dabei werden die Temperaturverteilun- Enthalpietransport in der Wand und dem Kontaktwärmeübergang
.
gen des Gases, des Schüttbettes, der Innenwand- und der Mantel- von der Wand auf das Schüttbett (QWS,) zusammensetzt. Die Glei-
oberfläche sowie der Verlauf des Füllstandes entlang der Drehrohr- chungen (1) bis (3) sind im Wesentlichen über die in den Wärme-
achse ermittelt. Des Weiteren werden die Abgaszusammensetzung, strömen aufgeführten Kenngrößen Temperaturen der Gas- TG und
die Abgastemperatur, die Produktaustragstemperatur, der spezifi- Solidphase TS, der Oberflächentemperaturen der Innenwand TW
sche Energiebedarf und die Wandwärmeverluste berechnet. und des äußeren Mantels TM sowie der Höhe h des Schüttbettes ge-
Das Modell dient sowohl den Anlagenbetreibern zur Optimie- koppelt. Unter Berücksichtigung der Partikeltrajektorie im Schütt-
rung industrieller Prozesse und zur Steigerung von Produktqua- bett sowie den geometrischen Verhältnissen des Bettes im Dreh-
litäten als auch den Anlagenbauern und Engineering-Unterneh- rohr ergibt sich für den axialen Schüttbetthöhenverlauf
men zur Auslegung von Prozessen und zur Dimensionierung von
(4)
Drehrohrreaktoren, um damit Investitions- und Betriebskosten
für Drehrohranlagen zu reduzieren. Weiterhin kann das Prozess- mit dem dynamischen Schüttwinkel , der Reaktordrehzahl n,
.
modell zur Steuerung vorhandener Prozessanlagen, beispielswei- dem Schüttgutmassenstrom MS der Schüttdichte S, dem Reaktor-
se durch Einbindung in einen modellprädiktiven Regler, oder zur innenradius R und der Reaktorneigung [1]. Das zu lösende Glei-
Ausbildung und weiteren Schulung von Personal für den Umgang chungssystem des Gesamtmodells besteht somit aus miteinander
mit Drehrohrreaktoren eingesetzt werden. gekoppelten, gewöhnlichen Differenzialgleichungen erster Ord-
nung, die mit einem Satz an nichtlinearen algebraischen Gleichun-
Modellbeschreibung gen zur phänomenologischen Beschreibung des Wärmeübergangs,
der Fluidströmung und der thermodynamischen Zustandsgrößen
Die Temperaturverläufe entlang der Rohrachse werden durch die verknüp werden.
axiale Unterteilung in infinitesimal kleine Bilanzvolumen der Län- Für eine detaillierte Darstellung der Wärme- und Enthalpieströ-
ge dz bestimmt, wobei innerhalb des Bilanzvolumens die Elemen- me sowie des schüttungsseitigen Bewegungs- und Transportver-
te Gasphase, Schüttbettphase und Wand definiert sind. Die lokalen haltens sei auf [2] und [3] verwiesen.
Gas- und Schüttbetttemperaturen ergeben sich auf Basis der diffe-
renziellen Energiebilanzen
8 MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020
SCHWERPUNKT // CleanTech
Modellvalidierung
Abb. 2: Modell-
Technikum validierung
Für experimentelle Untersuchungen wurde ein Drehrohrreak- anhand der
tor mit einer Gesamtlänge von L = 5 m und einem lichten Innen- axialen Tempe-
durchmesser von D = 400 mm genutzt. In Abb. 1a) ist der Reaktor raturverläufe
im Längsschnitt mit seinen charakteristischen Abmessungen ab- im Versuchs-
gebildet. Das Drehrohr besteht aus einem äußeren Stahlmantel drehrohr-
mit einer Dicke von sM = 8 mm sowie einer feuerfest ausgekleide- reaktor.
ten Innenwand mit einer Schicht aus Feuerfestbeton (sW,1 = 80 mm)
und Feuerleichtbeton (sW,2 = 70 mm). Am auslassseitigen Kopf- einer Versuchsreihe wurden die gewünschten Betriebsparameter
gehäuse ist eine Erdgasbrennereinrichtung mit einer Leistung von Drehzahl und Neigung am Ofen sowie die Aufgaberate eingestellt.
P = 200 kW installiert, wodurch maximale Betriebstemperaturen Die kontinuierliche Messwerterfassung sowie die Schüttgut- und
im Inneren des Drehrohrs von ca. 1 300 °C realisierbar sind. Die Brennstoffzufuhr wurden nach Erreichen des stationären Zustands
Ofenneigung ist in einem Bereich von = -5° … +5° in Stufen von des Ofens gestoppt (nach ca. 9 bis 12 h Betriebsphase).
1° und die Drehzahl in einem Bereich von n = 0,6 … 10 rpm stufen- Um die Temperaturen an den axialen Positionen zu definieren,
los justierbar. Über dem Einlassbereich des Drehrohrs befindet sich werden die über den Querschnitt aufgezeichneten Temperaturen
eine gravimetrische Differenzial-Dosierwaage, die für einen konti- der Gasphase und der Innenwand arithmetisch gemittelt, wohinge-
nuierlichen Dosierstrom zwischen 50 … 700 kg/h ausgelegt ist. gen die Querschnittstemperaturen des Schüttbettes flächengemit-
Zur Installation notwendiger Messtechnik, sind über die gesamte telt sind. Die für den stationären Zustand ermittelten Temperaturen
Länge des Drehrohrs 24 Messstutzen verbaut. Durch diese Messstut- können dann mit den axialen Verläufen der Modellberechnungen
zen werden Thermoelemente des Typ K (NiCr-Ni) mit einem Durch- gegenübergestellt werden. Beispielha ist dies für eine Versuchsrei-
messer von 1 mm in das Innere des Drehrohrs eingeführt. Entspre- he in Abb. 2 aufgeführt. Hierbei lässt sich erkennen, dass die Berech-
chend Abb. 1b) sind diese Thermoelemente in einem Messstutzen nungen mit dem Prozessmodell hinreichend genau mit den experi-
in radialen Abständen von 200 mm (Gas), 42 mm, 22 mm und 5 mm mentell ermittelten Messwerten übereinstimmen.
zur Rohrinnenwand installiert. In dem jeweils gegenüberliegenden
Messstutzen werden dagegen die Thermoelemente an der Ober- Simulation eines Thermoprozesses im Industrie-
fläche und in 5 mm Tiefe der Innenwand positioniert. Mit Hilfe des drehrohrreaktor
installierten drahtlosen Messsystems können simultan die radialen,
axialen und peripheren Verläufe der Gasphase, des Schüttbettes und Prozessbeschreibung
der Innenwand erfasst werden. Ergänzend zu den Temperaturver- Die Kalzination von Quarzsand wird als Thermoprozess modelltech-
läufen im Inneren des Drehrohrs werden die Zusammensetzung des nisch erfasst. Dabei soll das kalzinierte Quarzsandpartikel als Pro-
Abgases an der Einlassöffnung (z = 0 m) mit einem Abgasanalyse- dukt im Kern aus -Quarz und an der Oberfläche aus der Hochtem-
gerät sowie das axiale Manteltemperaturpofil mit Hilfe von Thermo- peraturmodifikation -Cristobalit bestehen. Um dies zu erreichen,
elementen und Strahlungspyrometern erfasst. ist eine Verweilzeit des Schüttbettes von 15 min bei einem Tempe-
Für weiterführende Informationen zu den Ofenparametern und raturniveau von TS,ref = 1 250 °C notwendig [5]. Das Temperatur-Ver-
dem Messprinzip sei auf [2] und [4] verwiesen. weilzeit-Kriterium dient somit als Richtwert und Referenzkriterium
für den Thermoprozess im Reaktor. Während der thermischen Auf-
Messwertanalyse bereitung kommt es zur Ausbildung der verschiedenen SiO2-Modi-
Es wurde eine umfangreiche Versuchsreihe mit inertem Schüttgut fikationen, mit den damit einhergehenden displaziven Umwand-
(Quarzsand) und der Variation der Drehzahl, des Neigungswin- lungsprozessen [6]. Die während der Umwandlungsvorgänge der
kels sowie des Schüttungsmassenstroms durchgeführt. Zu Beginn SiO2-Modifikationen auretenden endothermen Reaktionen sind
vernachlässigbar gering, sodass
der Reaktionsterm in Gleichung
(2) entfällt. Alle prozessspezifi-
schen Parameter liefert Tab. 1.
Prozesssimulation
Im unteren Teil vom Abb. 3 ist das
axiale Füllungsgradprofil darge-
stellt. An der Einlassöffnung des
a) b) Rohrs stellt sich ein maximaler
Füllungsgrad von ca. 10 Prozent
Abb. 1: Versuchsdrehrohrreaktor a) Längsschnitt und b) Telemetrie. ein, wobei infolge der Füllungs-
MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020 9
SCHWERPUNKT // CleanTech
wand übertragene Wärme auf die freie und bedeckte Oberfläche des
Schüttbettes, wird die bereits erwähnte Maximaltemperatur TS,max
erreicht. Im weiteren Verlauf bis zur Auslassöffnung gibt das Schütt-
bett Wärme an das Gas sowie auch an die Wand ab. Dadurch mini-
miert sich die Temperatur des Quarzsands bis zur Produkttempera-
tur von TS,L = 1 052 °C, die für die gewünschte Stoffumwandlung nicht
ausreichen würde. Besteht im Prozess keine optische Zugänglichkeit
zum Drehrohrinneren, können folglich die globalen Kenngrößen an
den Ofenöffnungen keinen Aufschluss über den Ablauf des Prozes-
ses und die Qualitätskriterien des Produkts liefern.
Abb. 3: Simu- Zusammenfassung
lation der Tem-
peratur- und Es wurde ein mathematisches Modell entwickelt mit dem Thermo-
Füllungsgrad- prozesse in direkt beheizten Drehrohrreaktoren simuliert werden
verläufe bei der können. Damit lassen sich die Temperatur-, die Reaktions- und die
Quarzsand- Füllungsgradverläufe im Innern des Reaktors sowie weitere prozess-
kalzination. relevante Kennwerte wie Manteltemperatur, Wandwärmeverlust, Ab-
gaszusammensetzung, Abgas- und Produkttemperatur bestimmen.
gradreduzierung an der Auslassöffnung der minimale Füllungs- Im Rahmen von Technikumsversuchen konnte das Modell gut vali-
grad von etwa 0,5 Prozent erreicht wird. Die mittlere Verweilzeit des diert werden, sodass es für den industriellen Einsatz hervorragend
Schüttguts, die sich aus dem Quotient von Integral des Füllungs- geeignet ist. Am Beispiel der Quarzsandkalzination wurden Prozess-
gradverlaufs zu Massenstrom ergibt, beträgt 201 min. Dem oberen simulationen durchgeführt und das Potenzial des Modells aufgezeigt.
Teil von Abb. 3 können die axialen Temperaturverläufe von Gas,
Schüttung, Innenwand und Außenmantel entnommen werden. Literatur
Dabei zeigt sich, dass eine maximale Quarztemperatur von [1] Saeman, W.C.: Passage of solids through rotary kilns – Factors affecting time
TS,max = 1 438 °C erreicht und damit das Temperaturkriterium über- of passage. Chemical Engineering Progress Volume 47 (1951), Nr. 10, S. 508-514
schritten wird. Jedoch befindet sich die Quarztemperatur für einen [2] Herz, F.: Entwicklung eines mathematischen Modells zur Simulation thermi-
Längenbereich von etwa z = 5,2 m über 1 250 °C, was einer Verweil- scher Prozesse in Drehrohröfen. Dissertation Universität Magdeburg, docupoint-
zeit von MRTT = 1 250 °C = 16 min entspricht. Demnach wird das kom- Verlag, 2012
binierte Temperatur-Verweilzeit-Kriterium zum Erreichen der Pro- [3] Herz, F.; Specht, E.: Simulation thermischer Prozesse in direkt beheizten
duktqualität gerade noch eingehalten. Den Temperaturverläufen ist Drehrohröfen – Teil 1 Modellentwicklung. gwi – Gaswärme international Volume
weiterhin zu entnehmen, dass infolge der Verbrennungsreaktion 65 (2016), Nr. 3, S. 37-45
eine maximale Gastemperatur von TG,max = 1 631 °C im Bereich des [4] Herz, F.; Specht, E.: Simulation thermischer Prozesse in direkt beheizten
Flammenendes auritt und diese sich aufgrund der Wärmeüber- Drehrohröfen – Teil 2 Modellvalidierung. gwi – Gaswärme International Volume
tragung an die freie Oberfläche des Schüttbettes und der Reaktor- 65 (2016), Nr. 4, S. 41-46
ausmauerung auf eine Abgastemperatur von TG,0 = 318 °C an der [5] Patentnummer: DE4441691C2; Titel: Feinkörniges Quarzsandprodukt, Verfah-
Einlassöffnung des Rohrs verringert. Der Quarzsand wird ebenso ren zu seiner Herstellung und seine Verwendung; angemeldet 23.11.1994 und
wie das Brennstoff-Lugemisch mit Umgebungstemperatur in den veröffentlicht 25.05.2000; http://www.patent-de.com/20000525/DE4441691C2.html
Reaktor gespeist. Durch die von der Gasphase und der Ofeninnen- [6] Fenner, C. N.: Stability relations of the silica minerals. American Journal of
Science, 36, 1913, S. 331-384
Tab. 1: Ofen-
parameter ZADCON GmbH
zur Prozess- Brauereistraße 13 | 06847 Dessau-Roßlau
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kalzination.
10 MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020SCHWERPUNKT // CleanTech
© ThermHex
ThermHex Waben aus Halle
auf dem Weg zum Weltmarktführer
In der fast 10-jährigen Firmengeschichte hat allem Gewicht gespart. Dies ist gerade in der
der hallesche Wabenkernspezialist schon Automobilbranche von hoher Bedeutung.
viel erreicht. 2014 erhielt das Unternehmen Weniger Gewicht bedeutet weniger Kra-
den Hugo-Junkers-Sonderpreis für »Ressour- stoffverbrauch. Die ThermHex-Technolo-
ceneffizienz«. Im Jahr 2018 wurde die Firma gie, die vom belgischen Technologieführer
als Finalist beim Großen Preis des Mittel- EconCore weltweit lizenziert wird, findet
stands ausgezeichnet. Und 2019 wurde beim sich auch in immer mehr Fahrzeugen. In
IQ-Innovationspreis Mitteldeutschland im Kofferraumböden, Innentürverkleidungen,
Cluster Chemie/Kunststoffe der zweite Platz Hutablagen oder Batteriegehäusen können
erreicht. Der Produktionsprozess zur Her- die thermoplastischen Wabenkerne jeweils
© ThermHex
stellung von Wabenplatten überzeugt durch mit entsprechenden Faserverbunddeckla-
Ressourceneffizienz und Innovationskra. gen eingesetzt werden. Es kann aber auch
Naturstein, Keramik oder Holz als Decklage
verwendet werden – je nach Art der An- den ThermHex-Wabenkern auf Abstand ge-
wendung. So findet man die Wabenkerne halten werden, sodass eine hohe Steifigkeit
u. a. auch in Swimmingpools, in Lkw-Wän- bei minimalem Gewicht ohne zusätzliche
den, in Möbeln oder in Fertigbädern. Versteifungsrippen möglich wird. Die Her-
Das Interesse an Leichtbaumaterial ist stellung der Organosandwichplatten er-
groß. Das Produktionsvolumen ist seit 2010 folgt bei ThermHex. Das Fraunhofer IMWS
stetig gestiegen. Auch die Mitarbeiterzahl hat einen Prozess zur Weiterverarbeitung
ist von anfänglich fünf auf mittlerweile entwickelt. Das Sandwich wird thermisch
15 Personen gewachsen. Um dem immer verformt und im Spritzgusswerkzeug funk-
© ThermHex
größer werdenden Bedarf an Wabenkernen tionalisiert. So können fertige Bauteile in
gerecht zu werden, investiert ThermHex sehr kurzen Zykluszeiten hergestellt wer-
nun in eine zweite Produktionsanlage in den. Das Organosandwich hat sehr gute
ThermHex ist klar auf dem Weg, Weltmarkt- Halle. Auf dieser soll das Organosandwich Chancen, einen Beitrag zum Erreichen der
führer für Wabenkerne zu werden. Dabei produziert werden. In Kooperation mit dem politischen Vorgaben zur Schadstoffredu-
steht die Nachhaltigkeit stets im Vorder- Fraunhofer IMWS entwickelte ThermHex zierung in der Automobilindustrie zu leis-
grund. Der Produktionsprozess allein ist mithilfe von EU-Fördermitteln (EFRE) das ten und hat das Interesse mehrerer großer
schon außerordentlich ressourceneffizient. Halbzeug, bestehend aus zwei sehr dünnen Automobilzulieferer geweckt. Ein weiterer
Die Wabenplatten selbst sind recycelbar Lagen aus thermoplastischen Faserver- Schritt in Richtung Weltmarktführerscha
und entstehen inline durch Extrusion, Ro- bundwerkstoffen (Organobleche), die durch ist getan.
tationstiefziehen, Falten und thermisches
Verschweißen. Der beim Zuschneiden ent-
stehende Randabschnitt wird direkt in der
Anlage recycelt und dem Produktionspro-
zess erneut zugeführt. Dies alles geschieht
in einem einzigen hoch automatisierten ThermHex Waben GmbH
Produktionsprozess. Merseburger Straße 235 | 06130 Halle (Saale)
Wabenplatten im Sandwichverbund er- Tel. +49 (0) 345 131627-0
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material. Dadurch werden Kosten und vor
MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020 11SCHWERPUNKT // CleanTech
Saubere Technologien aus den neuen
Ländern
Die CLEANTECH Initiative Ost- Grundlage zur Verbesserung
deutschland (CIO) verbindet der Klimabilanz und sind der
Wirtscha, Wissenscha und Nährboden für die Entstehung
Forschung sowie Fachverbände neuer Geschäsideen und Ge-
und Institutionen im Cleantech- schäsfelder. Als Partner der
Bereich über Branchen und Lan- CLEANTECH Initiative organi-
desgrenzen hinweg in einem sieren und begleiten die LENA
aktiven Netzwerk. Das Ziel ist und die IMG CIO-Formate, wie
es, den Akteuren in den neu- CIO-Campus-Veranstaltungen,
en Bundesländern, die in den Innovationsworkshops und
Cleantech-Leitmärkten aktiv Arbeitskreise zu den Themen
sind (umweltfreundliche Ener- Wasserwirtscha, Kreislauf-
gien und Energiespeicherung, wirtscha und Speichertech-
Energieeffizienz, Rohstoff- und nologien sowie Fachkonferen-
Materialeffizienz, nachhaltige zen und Verbundprojekte.
Wasserwirtscha, nachhaltige Alle Formate dienen dem
Mobilität), weiteres Wirtschas- Austausch und sind dabei
wachstum zu ermöglichen und auch Schaufenster für saube-
deren Exportstärke zu erhöhen. re Innovationen aus den neu-
Die CIO ist eine Initiative des en Ländern. Ein Beispiel da-
Parlamentarischen Staatssekre- für ist die Hanwha Q CELLS
tärs beim Bundesminister für GmbH, deren Director Public
© CLEANTECH Initiative Ostdeutschland
Wirtscha und Energie und Be- Affairs, Herrn Oliver Beckel,
auragten der Bundesregierung die LENA kürzlich interviewen
für den Mittelstand und für die konnte:
neuen Bundesländer, Herrn
Christian Hirte.
Mit ihren Aktivitäten ermöglicht die CIO Sachsen-Anhalt mbH (IMG) und die Lan-
die Bündelung von Kompetenzen verschie- desenergieagentur Sachsen-Anhalt GmbH
dener Kooperationspartner. Das hil Inno- (LENA) vertreten. So wird sichergestellt,
vationen voranzutreiben, neue Märkte zu dass weitestgehend alle Akteure, wie Wirt-
erschließen und dadurch die Wettbewerbs- schasfördereinrichtungen, Forschungs-
fähigkeit der Cleantech-Unternehmen im einrichtungen und natürlich die Unter-
In- und Ausland zu steigern. nehmen, Zugang zu den Angeboten und
Möglichkeiten der Initiative erhalten.
LENA und IMG als regionale Partner Die IMG unterstützt Unternehmen bei
der CIO der Ansiedlung und im Wachstum. Die Auf-
gaben der LENA liegen in der Steigerung Landesenergieagentur Sachsen-Anhalt GmbH
Die CLEANTECH Initiative Ostdeutschland der Energieeffizienz und der Begleitung der Olvenstedter Straße 4 | 39108 Magdeburg
agiert mit regionalen Partnern, die im Energiewende in Sachsen-Anhalt. Die größ- Tel. +49 (0) 391 567-2040
Cleantech-Hub (Knoten) miteinander ver- te Schnittmenge im Bereich Cleantech liegt lena@lena-lsa.de
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bunden sind. Für Sachsen-Anhalt sind hier für beide Einrichtungen im Feld der Innova- www.lena.sachsen-anhalt.de
die Investitions- und Marketinggesellscha tionen. Cleantech-Innovationen bieten eine
12 MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020SCHWERPUNKT // CleanTech
Interview LENA – Q CELLS, Oliver Beckel,
Director Public Affairs
LENA: Wie steht es um Q CELLS in
Sachsen-Anhalt?
Oliver Beckel: Es steht sehr gut um das Unternehmen und wir © Q CELLS
wachsen beständig. Seit der Übernahme durch die südkoreani-
schen Hanwha Gruppe schreiben wir mit der Marke Q CELLS eine Es passiert aber noch viel mehr: Von Deutschland aus entwi-
neue, stark international geprägte Erfolgsgeschichte. Wir sind heu- ckeln wir uns gerade vom Photovoltaikhersteller hin zu einem
te global aufgestellt und eines der fünf größten Solarunternehmen vollintegrierten Anbieter für saubere Energielösungen mit sola-
weltweit mit Produktionsstätten in Korea, Malaysia, China und den rer DNA. Wir bieten komplette Systemlösungen und eben auch
USA, und mehr als 40 Vertriebsstandorten. Energiedienstleistungen an – wie etwa die Direktvermarktung
von Solarstrom für Unternehmen. Vor allem aber ist Q CELLS das
In Bitterfeld-Wolfen betreiben wir sehr erfolgreich unsere Zentra- erste Solarunternehmen, von dem jedermann sauberen Strom
le für Technologie und Qualität, die weltweit für die Technologie- in verschiedenen Tarifvarianten beziehen kann. Mit unserem
entwicklung und die Implementierung und Überwachung unserer Ökostromtarif Q.ENERGY SMART bekommen Kunden beispiels-
strengen Qualitätsstandards verantwortlich ist. Darüber hinaus weise eine Strompreisvorschau für die kommenden 24 Stunden
steuern wir von Deutschland aus den gesamten Europavertrieb und können so ihren Stromverbrauch entsprechend dem Bör-
unserer Solarprodukte und -services – und das tun wir sehr erfolg- senpreis der jeweiligen Uhrzeit steuern. So reduzieren sie die
reich. In Deutschland, Europa und weiteren Märkten sind wir kla- Stromkosten durch die gezielte Verlagerung ihres Stromver-
rer Marktführer für Solarmodule. brauchs in sonnen- oder windreiche und damit kostengünstige
Zeiten. Diesen Stromtarif haben wir hier in Deutschland ent-
Mit mehr als 450 hoch- und höchstqualifizierten Mitarbeitern sind wickelt und wollen mit den Erfahrungen auch internationale
wir einer der größten und attraktivsten Arbeitgeber in der Region Märkte erobern. In Verbindung mit einer eigenen Solaranlage
Bitterfeld-Wolfen sowie der größte unternehmensbasierte For- mit Speicher können sich Kunden zu großen Teilen unabhängig
schungsstandort in Sachsen-Anhalt. Seit Anfang 2018 haben wir von Netzstrom machen.
deutschlandweit ca. 100 neue Mitarbeiter eingestellt. Aktuell haben
wir 30 offene Stellen zu besetzen. Kurzum: Q CELLS ist da, es geht
uns gut und von hier aus entwickeln wir gerade die Zukun des LENA: Sie haben beschrieben, dass Q CELLS in Bitterfeld-
Unternehmens und prägen die Solarindustrie maßgeblich und an Wolfen ein reiner Forschungs-, Entwicklungs- und Vertriebs-
führender Position mit. standort ist. Wie sieht es dennoch in Bezug auf regionale
Kooperationen aus?
LENA: Q CELLS ist der größte unternehmensbasierte Oliver Beckel: Auf der Forschungsseite gibt es Kooperationen mit
Forschungsstandort in Sachsen-Anhalt. Was wird am den Fraunhofer-Instituten und verschiedenen regionalen Unter-
Standort Bitterfeld-Wolfen erforscht und entwickelt? nehmen. Für den Vertrieb unserer Produkte und Dienstleistungen
hat Q CELLS ein enges Partnersystem aufgebaut. In der Region
Oliver Beckel: Jedes Q CELLS Produkt, das wir weltweit vertreiben, Deutschland, Österreich und der Schweiz arbeiten wir mittler-
wird nach wie vor hier in Sachsen-Anhalt – in Bitterfeld-Wolfen – weile mit über 880 Q.PARTNER-Unternehmen zusammen, die
entwickelt. Der Entwicklungsfokus liegt auf der kontinuierlichen als speziell geschulte Partner Q CELLS Solaranlagen installieren,
Senkung der sogenannten Stromgestehungskosten für Solar- beratend tätig sind und die wir mit Marketing- und Schulungs-
strom und einer beständigen Steigerung der Leistungsfähigkeit. materialien, besonderen Einkaufskonditionen und Kundenkon-
Dies erreichen wir durch die Erhöhung der Effizienz unserer takten unterstützen. In Sachsen-Anhalt sind gegenwärtig etwa
siliziumbasierten Solarmodule bei gleichzeitiger Senkung der 32 Q.PARTNER tätig.
Stückkosten.
MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020 13SCHWERPUNKT // CleanTech
Brennstoffemissionshandelsgesetz –
Herausforderung und Chance für
gasintensive Unternehmen
Jüngste Entscheidungen des Bundesrats Die bundesweit fast 540 000 Unternehmen In vielen Branchen ist es »fünf vor zwölf«:
zur Billigung des Brennstoffemissions- des produzierenden Gewerbes werden Unternehmen werden in den kommen-
handelsgesetzes lassen zunächst deut- die Entscheidung des Bundesrats zum den Jahren vor dem Hintergrund der stei-
lich höhere Energiebeschaffungskosten Brennstoffemissionshandelsgesetz (kurz genden Energiepreise Abläufe optimieren
für gasintensive Unternehmen erwar- BEHG) mit großem Interesse erwartet ha- müssen – wer jetzt nicht reagiert, kann sich
ten. Hintergrund ist die neu eingeführte ben: Zwangsläufig führt die am 29.11.2019 mittelfristig von seiner internationalen
kostenrelevante Bewertung des CO2-Aus- erteilte Billigung des nationalen Zertifi- Wettbewerbsfähigkeit verabschieden.
stoßes beim Verbrennen von Erdgas. kathandels für Brennstoffe zu erhöhten
Um die CO2-Emssionen und damit die Energiebezugskosten bei gasintensiven
Energiekosten so gering wie möglich zu Unternehmen. Ab dem Lieferjahr 2021
halten, sollten betroffene Unternehmen werden Energiehandelsunternehmen ver-
hierauf unbedingt mit der energetischen pflichtet, CO2-Zertifikate für jede aus dem
Optimierung ihrer Anlagen- und Verfah- Brennstoffverbrauch emittierte Tonne CO2
renstechnik reagieren. Die AVA GmbH als zu erwerben. Zwar betrifft diese Pflicht zum
etabliertes Ingenieurbüro aus Magdeburg Kauf von CO2-Zertifikaten in erster Instanz
© pixabay
reagiert auf die Marktanforderungen und nur die Energiehändler, doch werden diese
gründet ein Energiedienstleistungskon- die Kosten in ihre Produkte einpreisen und
sortium. so an die Unternehmen weitergeben.
Die AVA GmbH entwickelt und optimiert
Was bedeutet das für die Unternehmen? seit mittlerweile 15 Jahren für namhae
Brennstoffemissionshandelsgesetz – Kunden Verfahren und Anlagentechnik. Der
worum geht es? Gerade Unternehmen aus den Industrie- Fokus liegt dabei nicht nur auf der Errei-
zweigen Stahlherstellung, Lebensmittel- chung höchstmöglicher Ausbringungsmen-
Der Bundesrat hat am 29.11.2019 das vom erzeugung oder Baustoffproduktion be- gen oder der Erhöhung der Produktqualität,
Bundestag beschlossene Brennstoffemissions- nötigen in ihren Herstellprozessen große auch die Reduzierung von Energieverbräu-
handelsgesetz (BEHG) gebilligt. Es verpflichtet Mengen an Erdgas. Viele dieser Unter- chen gehört zu den täglichen Herausforde-
Unternehmen, die mit Heizöl, Flüssiggas, Erdgas, nehmen müssen aufgrund des neuen rungen. Mit einer detaillierten Analyse vom
Benzin, Kohle und Diesel handeln, für den Treib- nationalen Emissionszertifikatehandels Energieübergabepunkt bis zum maschinel-
hausgas-Ausstoß ihrer Produkte ab 2021 ein mindestens mit jährlichen Mehrkosten im len Endverbraucher können Einsparpoten-
Zertifikat zu erwerben. Hierfür zahlen sie zuerst sechs- oder siebenstelligen Euro-Bereich ziale erkannt werden, die im normalen
25 Euro pro Tonne. Die CO2-Preise steigen dann rechnen. Im Gegenzug wird eine Reduk- Produktions- und Planungsalltag o nicht
bis 2025 stufenweise auf 55 Euro an. tion der EEG-Umlage auf die verbrauchte berücksichtigt werden.
Ausnahmen sollen für jene Organisationen Strommenge wirksam. Jene Unternehmen, Dabei müssten insbesondere große Unter-
gelten, die sich derzeit schon am europäischen die deutlich mehr Strom als Erdgas ver- nehmen schon längst mit Hochdruck an
CO2-Zertifikatehandel beteiligen: Doppelbe- brauchen, könnten von den Regelungen der Optimierung ihrer Energieverbräuche
steuerung soll nach dem BEHG vermieden wer- des BEHG auch profitieren. arbeiten. Durch das Energiedienstleistungs-
den, wobei der bürokratische Ablauf hierzu noch Um trotz der steigenden Gasbezugskos- gesetz, kurz EDL-G, sind Nicht-KMU seit 2015
festgelegt werden muss. ten wettbewerbsfähig zu bleiben, liegt der mit der Durchführung von Energieaudits
Erste Richtwerte erhalten Sie nach Eingabe Ihrer Schluss nahe, die bestehenden Produk- verpflichtet. Grundvoraussetzung hierfür ist
geschätzten Verbrauchswerte im CO2-Rechentool tionsverfahren und -abläufe auf den Prüf- die Definition und Umsetzung von energie-
der cp energie GmbH unter folgendem Link stand zu stellen und Energieverbräuche bezogenen Optimierungsmaßnahmen.
https://www.cp-energie.de/co2 kontinuierlich zu reduzieren bzw. die Ener- Neben der Tätigkeit als Ingenieure für
gieeffizienz zu erhöhen. Verfahrens- und Anlagentechnik führen
14 MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020SCHWERPUNKT // CleanTech
Mitarbeiter der AVA GmbH Energieaudits in eignete Prozessoptimierungen ist es dabei
verschiedensten Organisationen durch und möglich, erhebliche Einsparungen an den
haben dabei interessante Erfahrungen ge- jährlichen Netznutzungsentgelten und da-
macht: Unternehmen betrachten o nur, wie mit an den Energiekosten zu generieren.
viel Energie über welche Technologie bereit- Im Übrigen gibt es sehr viele weitere
gestellt und verbraucht wird. Die Fragen Möglichkeiten, von steuerlichen Subven-
wann die Energie verbraucht und eine zeit- tionen, Rückerstattungen und Vergünsti-
© pixabay
gemäße Technologie eingesetzt wird, bleiben gungen im Energiebereich zu profitieren.
häufig unbeantwortet. Diese Informationen Firmen, die das nicht nutzen – und das sind
spielen im Gesamtkontext der Energieopti- rund 85 Prozent aller anspruchsberechtig-
mierung jedoch eine immer entscheiden- ten Unternehmen – lassen sprichwörtlich Euro wird durch das Brennstoffemissions-
dere Rolle. Nach der Prozessbewertung und bares Geld auf der Straße liegen. handelsgesetz und das Klimapaket einen
Analyse der Energieverbrauchskurven las- Eine Expertise bzgl. der Energiebeschaf- erhöhten Beratungsbedarf haben. Das Ener-
sen sich unter Betrachtung der Investitions- fung und der Optimierung im Energiesteuer- giekonsortium schnürt mit der angebotenen
und Nutzungskosten maßgeschneiderte und Abgabenbereich ist in den Betrieben Dienstleistung ein »Rundum-sorglos-Paket«,
und systemunabhängige Lösungen generie- omals nicht vollständig vorhanden. Es be- sodass sich die Unternehmen auf ihr täg-
ren, die zukunssichere Technologien mit steht erheblicher Bedarf an qualifizierten liches Kerngeschä konzentrieren können
Wirtschalichkeit und Ressourcenschonung disziplinübergreifenden Beratungsleistun- und mit Sicherheit in eine energie- und kos-
vereinen. Die förderrechtliche Prüfung und gen zum Thema Energie. Dies war für die teneffiziente Zukun blicken können.
Unterstützung bei der Antragstellung helfen AVA einer der Gründe, das Dienstleistungs-
den investiven Aufwand für die Umsetzung portfolio durch ein Konsortium mit der Ener-
von Maßnahmen zu verringern und hoch- gieberatungsgesellscha cp energie GmbH
effiziente, zukunssichere Technologien den zu erweitern. Organisationen verschiedens-
Vorzug geben. ter Größen können die Dienstleistungen
nun in der gesamten Energieprozesskette
in Anspruch nehmen: Unternehmen brau- AVA Anhaltinische Verfahrens- und Anlagen-
chen Experten, die nicht nur die Energie- technik GmbH
bezugskosten optimieren, sondern gleich- Dr.-Ing. Markus Henneberg
zeitig auch die steuerliche Abgabenlast auf Hafenstraße 9a | 39106 Magdeburg
den Prüfstand stellen. Wer Steuervorteile Tel. +49 (0) 391 634 1967-0
nutzen möchte, braucht dafür abhängig von info@ava-web.de | www.ava-web.de
der Unternehmensgröße und der Art der
Steuervergünstigung ein Energieaudit nach
DIN EN 16247-1 oder ein Energiemanage-
mentsystem nach ISO 50001. Die Erfahrun-
gen qualifizierter Third-Party-Auditoren des
© cp energie GmbH
Konsortiums unterstützen die Einführung
Darüber hinaus lassen sich regelmäßig oder Weiterentwicklung der bestehenden cp energie GmbH
auch die Kosten für die Energieträgerlie- Systeme und bei der Qualifikation der Mit- Mark Jüttner
ferung individuell weiter optimieren. Für arbeiter. Bürgermeister-Spitta-Allee 49 | 28329 Bremen
den Strombereich sei hier beispielha die Ein nicht unerheblicher Anteil der 20 000 Tel. +49 (0) 421 699 090-0
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»atypische Netznutzung« genannt. Durch in Sachsen-Anhalt ansässigen Firmen mit info@cp-energie.de | www.cp-energie.de
gezielte Lastgangauswertungen und ge- einem Jahresumsatz von mehr als 250 Mill.
MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020 15SCHWERPUNKT // CleanTech Das Müllheizkrawerk Rothensee – Seit 15 Jahren umweltverträglich und energie- effizient in Betrieb Dr. Ralf Borghardt, Rolf Oesterhoff | Müllheizkrawerk Rothensee GmbH Die Müllheizkrawerk Rothensee GmbH (MHKW) betreibt am Stand- ort Magdeburg Rothensee eine der modernsten und größten Abfall- verbrennungsanlagen Deutschlands. Die vier Verbrennungslinien mit einer Feuerungswärmeleistung von je 66,7 MW gingen in den Jahren 2005 und 2006 in Betrieb. Das MHKW wurde auf einem ehe- maligen, revitalisierten Krawerksgelände errichtet und ist an Stra- Anlagenquerschnitt MHKW Rothensee. Grafik: MHKW ße, Schiene und Wasser angebunden. Gesellschaer sind die EEW Energy from Waste GmbH und die Städtischen Werke Magdeburg GmbH & Co. KG (SWM). Die EEW ist in Deutschland führend in der 2 Feuerungs- und Kessellinien mit einer Feuerungswärmeleis- Erzeugung umweltschonender Energie aus der thermischen Ab- tung der Rostfeuerung von 66,7 MW und einer Dampfproduktion fallverwertung. In den derzeit 18 Anlagen der Unternehmensgrup- des Dampfkessels von 78 t/h bei einem Druck von 40 bar und pe in Deutschland und im benachbarten Ausland können jährlich einer Temperatur von 400 °C rd. 5 Mill. t Abfall energetisch verwertet werden. Die SWM sind das einem 4-Zug-Vertikal-Dampfkessel mit Verdampfer- und Über- Ver- und Entsorgungsunternehmen für die Landeshauptstadt Mag- hitzerheizflächen sowie Speisewasser-Vorwärmer deburg. Es versorgt Kunden zuverlässig, wirtschalich und umwelt- 2 Rauchgasreinigungsanlagen zur sicheren Einhaltung der verträglich mit Strom, Erdgas, Wärme und Trinkwasser. Außerdem Grenzwerte nach 17. BImschV entsorgt SWM das Abwasser der Landeshauptstadt Magdeburg. 1 Schlackebunker mit 1 Brückenkran zur Aufnahme, Zwischen- Pro Jahr werden im MHKW ca. 650 000 t/a Abfälle energetisch lagerung und Verladung der Verbrennungsschlacken verwertet. In einem Prozess der Kra-Wärme-Kopplung wird die 1 Turbosatz zur Umwandlung der im Dampf enthaltenen Energie in den Abfällen enthaltene Energie doppelt genutzt. Es werden ca. in Elektroenergie und zur Auskopplung von Wärmeenergie für 350 000 MWh/a Elektroenergie in das Netz der SWM abgegeben und das Fernwärmenetz über eine Anzapfung und eine geregelte Ent- weitere 400 000 MWh/a Wärme ausgekoppelt. Die Wärmenutzung er- nahme. Die Bruttoleistung des angekuppelten Generators beträgt folgt in Form von Heißwasser, das in das Fernwärmenetz der SWM 35 MW bei einer Spannung von 10,5 kV. Zwischen dem Turbosatz eingespeist wird. Zum Ausgleich von Lastspitzen, die bei der Fern- mit einer Nenndrehzahl von 7 054 min-1 und dem Generator mit wärmeversorgung insbesondere in den Morgen- und Abendstunden einer Nenndrehzahl von 1 500 min-1 ist ein Getriebe installiert. Die aureten, wurden von SWM und MHKW gemeinsam im Jahr 2017 Kondensation des Abdampfes erfolgt in einem lugekühlten Kon- zusätzliche Fernwärmespeicher mit einer Kapazität von insgesamt densator. Die Kondensate werden in den Wasser-Dampfkreislauf 270 MWh installiert. Zur Absicherung der Wärmeversorgung be- zurückgeführt. treibt MHKW im Aurag der SWM mit Erdgas bzw. mit HEL (Heizöl Extra Leicht) betriebene Reserve-Heißwassererzeuger. Ca. 50 Prozent der im MHKW angenommenen Abfälle sind kom- munale Abfälle (Hausmüll). Das Einzugsgebiet erstreckt sich auf die Landeshauptstadt Magdeburg und Landkreise bzw. Zweckverbände in Sachsen-Anhalt, Niedersachsen, Brandenburg und Sachsen. Ge- werbe- und sonstige Abfälle sind regional und überregional (auch grenzüberschreitend) vertraglich gebunden. Weiterhin werden auch Klärschlämme mitverbrannt. Anlagentechnik des MHKW Die Anlagentechnik des MHKW besteht aus zwei Blöcken mit jeweils: 1 Abfallbunker mit einem nutzbaren Bunkervolumen von ca. 13 000 m³ sowie 2 Brückenkrane zur Annahme, Durchmischung, Das Müllheizkrawerk Magdeburg (MHKW) in Magdeburg Rothensee bei Nacht. Zwischenlagerung und Aufgabe der Abfälle Foto: MHKW/Bastian Ehl 16 MITTELDEUTSCHE MITTEILUNGEN 1/2020
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