Forschung
Forschungshintergrund und Forschungsschwerpunkte
In den vergangenen Jahren habe ich bei thyssenkrupp nachhaltige Verfahren im industriellen Anlagenbau entwickelt. Ein besonderer Fokus lag für mich dabei auf Carbon Capture and Storage (CCS), Carbon Capture and Utilisation (CCU) sowie sektorenübergreifenden Power-to-X-Technologien.
Der Zementsektor verursacht rund 7 % der globalen CO₂-Emissionen. Ein Großteil dieser Emissionen (ca. 60 %) entsteht unvermeidbar aus der Entsäuerung von Kalziumkarbonat (CaCO₃) im Brennprozess. Weitere Emissionsquellen sind Brennstoffe (ca. 32 %) und der Stromverbrauch (ca. 8 %). Im Mittel werden weltweit etwa 0,8 Tonnen CO₂ pro Tonne Zement freigesetzt.
Um diese Emissionen zu reduzieren sind neue technologische Ansätze erforderlich. Ein solcher Ansatz ist die Oxyfuel-Technologie, mit der die CO₂-Konzentration im Abgas auf über 90 % erhöht werden kann. Dieses Verfahren bildet eine mögliche Grundlage für die effiziente Weiterverarbeitung in CCS- und CCU-Prozessen.
In Abhängigkeit der rechtlichen Rahmenbedingungen (Renewable Energy Directive) ermöglicht dieser neuartige Prozess eine Verwendung des Kohlendioxids in verschiedenen Power-to-X Pfaden. Mittels verschiedenster Syntheseverfahren kann das Kohlendioxid zum Beispiel zur Erzeugung von Methanol (MeOH) verwendet werden (Power-to-Gas). Der notwendige Sauerstoff für das Oxfuel-Verfahren kann aus einer Elektrolyse gewonnen werden, die gleichzeitig grünen Wasserstoff produziert.
Im Forschungsprojekt Catch4Climate war ich als Projektdirektor über mehrere Phasen hinweg (Forschung, Entwicklung, Engineering, Projektstart) für die technologische Entwicklung verantwortlich (https://catch4climate.com/).
Auch im europäischen Großprojekt Carbon2Business, des Zementherstellers HOLCIM, fiel die Leitung für die technologische Integration des Oxyfuel-Verfahrens in eine industrielle Anlage in mein Ressort.
In meiner letzten Funktion bei thyssenkrupp Polysius verantwortete ich den Bereich Gesamtanlagen und die technische Leitung derartiger innovativer und nachhaltiger Großforschungsprojekte.
Zukünftige Forschungsrichtung
Meine zukünftige Forschung konzentriert sich auf dezentrale Energieerzeugung, -speicherung und -nutzung in kleinen Einheiten und Quartieren. Viele der dazu notwendigen Technologien existieren bereits als Einzelkomponenten – ihr kombinierter Einsatz bietet jedoch eine Vielzahl von Forschungsansätzen.
Ein Beispiel stellt hier die saisonale Erzeugung/Nutzung von grünem Wasserstoff dar:
Im Sommer kann PV-Überschussstrom über Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt werden.
Der Wasserstoff dient als saisonaler Energiespeicher. In den Wintermonaten kann er beispielsweise in Brennstoffzellen wieder verstromt oder für Mobilitätsanwendungen genutzt werden.
Ziel dieser Forschungen ist es, Autarkie, Flexibilität und Versorgungssicherheit durch intelligente Kombination erneuerbarer Technologien zu erhöhen – insbesondere hinsichtlich Spitzenlastabdeckung und nachhaltiger Quartiersversorgung. Hierzu zählt auch das Energiemanagement der verschiedenen Systeme, welche ich in meinen Forschungsbereich mit integrieren möchte