Katharina Wolf
In der Industrie entsteht bei vielen Prozessen CO2. Diesen Ausstoß zu senken, ist ein wichtiger Beitrag zur Klimaschutz. Um der Forschung in dem Bereich mehr Schub zu verleihen, ist jetzt in Cottbus das Institut für CO2-arme Industrieprozesse im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) offiziell eröffnet worden. Es forscht vor allem an Alternativen für die fossilen Brennstoffe, damit die Produktion in Schlüsselbranchen umweltfreundlicher wird.
Der Standort in Brandenburg ist nicht zufällig gewählt - nicht weit von Cottbus gibt und gab es riesige Braunkohle-Tagebaue. Mit dem Ausstieg aus der Kohleverstromung soll die Eröffnung des Forschungsinstituts auch ein Beitrag für den dort zu erwartenden Strukturwandel sein.
Das neue Institut, in dem 60 Wissenschaftler arbeiten werden, soll sich auf die Simulation und das virtuelle Design – den „digitalen Zwilling“ – von veränderten Produktionsabläufen konzentrieren. Daneben steht die Entwicklung von Hochtemperatur-Wärmepumpen im Mittelpunkt. Ein zweiter Institutsstandort wird in Zittau (Sachsen) aufgebaut.
Aktuelles Projekt: Hochtemperatur Wärmepumpe
Für erste Forschungsprojekte wurde mit dem mit dem Aufbau einer Versuchsanlage begonnen: Die 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 zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie, der Papierindustrie, der chemischen Industrie oder im Fahrzeugbau benötigt. Die umweltfreundlichen Hochtemperatur-Wärmepumpen, die das DLR nach eigenen Angaben erprobt, könnten innerhalb eines Jahres für die ersten Branchen zur Verfügung stehen: Die Forschung des Instituts für einen Bereich bis etwa 300 Grad sei weit fortgeschritten und wird nun in Cottbus und Zittau intensiviert.
„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 zum Beispiel Erkenntnisse darüber, wie regenerative Energiequellen fossile Brennstoffe ersetzen können.
Die virtuellen Abbilder sollen 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 laut DLR auch eine verlustarme und strukturübergreifende Verteilung von Strom, Wärme und Grundstoffen zeigen.
