DTU går sammen med bl.a. FLSmidth og Teknologisk Institut om at udvikle metoder, så el kan erstatte fossilt brændsel i cementproduktionen.
Beton i anlæg og byggeri er produceret ved hjælp af cement, der indeholder en stor mængde brændt kalk. Brænding af kalksten kræver varme, og kalkstenen afgiver i sig selv CO2, og derfor står produktion af cement i dag for cirka syv procent af den globale CO2-udledning.
Gennem det nye partnerskab, ECoClay, vil tre DTU-institutter (DTU Compute, DTU Vind og Energisystemer, og DTU Kemiteknik) sammen med blandt andre FLSmidth og Teknologisk Institut arbejde på at udvikle og kommercialisere ny teknologi, så man kan erstatte fossile brændstoffer ved produktion af cement med elektricitet produceret fra vedvarende energikilder.
Projektlederen, FLSmidth, er en af verdens største leverandører af udstyr og services til cementindustrien, og her forventer man, at ECoClay bidrager til at reducere CO2-emissionen fra cementproduktion betydeligt.
”Betydningen af dette partnerskab er markant. ECoClay vil accelerere den grønne omstilling af cementproduktion og sætte en ny standard for industrien. ECoClay er endnu et vigtigt skridt mod at nå vores nul-emissions-løfte om at få cementproducenterne til at kunne drive deres anlæg uden emissioner i 2030,” siger Cement Industry Præsident i FLSmidth Carsten Riisberg Lund og suppleres af seniorforsker Peter Arendt Jensen ved DTU Kemiteknik:
”På DTU glæder vi os meget til dette samarbejde, som vil blive en meget vigtig brik i at omstille den energitunge industri fra fossile brændsler til anvendelse af el produceret med CO2-neutrale teknologier.”
Brændt ler nedsætter emissioner
De seneste år har cementbranchen arbejdet med brændt ler som delvis erstatning for cement i beton.
Den såkaldte lerkalcinering er en væsentlig vej til at nedbringe det store CO2-udslip, for ved at erstatte op til 30 procent af kalkindholdet med ler kan man opnå en betydeligt reduceret CO2-udledning pr. ton cement.
ECoClay-partnerskabet, der også tæller flere internationale partnere, regner med at kunne reducere CO2-udledningen med yderligere ti procent ved at udvikle en metode til at bruge elektricitet i stedet for fossilt brændsel som kul til lerkalcinering.
Centralt problem hos energikrævende industrisektor
I projektet skal Teknologisk Institut udvikle en praktisk brugbar metode til at brænde lerpartiklerne med brug af elektricitet.
”Elektrificering af industriens højtemperatur-processer med vedvarende energikilder er vigtig for den grønne omstilling og et kerneområde for Teknologisk Institut. Vi ser frem til at kunne være med til at gøre brugen af vedvarende energi anvendeligt for cementindustrien og bidrage til arbejdet mod at gøre cement CO2-neutral,” siger divisionsdirektør Mikkel Agerbæk hos Teknologisk Institut.
"På DTU glæder vi os meget til dette samarbejde, som vil blive en meget vigtig brik i at omstille den energitunge industri fra fossile brændsler til anvendelse af el produceret med CO2-neutrale teknologier. "
Seniorforsker Peter Arendt Jensen ved DTU Kemiteknik.
DTU skal udvikle styringssystemerne som bruges til hurtigt og effektivt at kunne styre den elektrificerede kalcineringsproces økonomisk effektivt og fleksibelt, men også til at styre den elektrificerede proces op mod el-systemet således, at processen og dens termiske lager tilpasses svingende elpriser økonomisk optimalt.
”Det er en forholdsvis ny sfære vi bevæger os ind i, men vi glæder os til samarbejdet med industrien og vore DTU-partnere. Med projektet ECoClay adresserer vi en højaktuel problemstilling med elektrificiering af den meget energikrævende industrisektor,” siger lektor Chresten Træholt ved DTU Vind og Energisystemer.
DTU Compute er internationalt førende på viden inden for model prædiktiv regulering til industrielle processer og energisystemer:
”Digitaliseringsværktøjer i form af online-integreret prognose-, styrings- og optimerings-software baseret på model prædiktiv regulering er nødvendigt for elektrificiering og decarbonisering af proces-industrien og cement-industrien i særdeleshed. Vi er glade for, at DTU Computes komptencer inden for digitalisering og data-science i form af model prædiktiv regulering nu bringes i spil til et første skridt hen mod CO2-emissionsfri cementproduktion,” siger professor John Bagterp Jørgensen.
Fuldskala-produktion skal være klar i 2025
Efter den indledende laboratorieudvikling og test af teknologierne til høj-temperatur elektrisk varmeudvikling, mulighederne for at lagre energi fra vedvarende energikilder og tilpasning til elnettet, skal teknologien testes og demonstreres på FLSmidths R&D Center i Mariager i Danmark.
Ifølge planen skal den første kommercielle fuldskala-produktion af elektrisk lerkalcinering være klar i slutningen af 2025. Målsætningen er, at den nye proces både er bedre end den konventionelle brænding af ler, og at processen har et lavere miljøaftryk og en lavere udledning af emissioner.
ECoClay-projektet er delvist finansieret af Energistyrelsens Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram, EUDP.
FLSmidth: Projektleder. FLSmidth er en af verdens største leverandører af udstyr og services til cementindustrien. ECoClay er en del FLSmidths MissionZero program, der skal gøre muligt at drive nul-emissions cementproduktion i 2030. Efter de indledende laboratorieforsøg skal ECoClay afprøves på FLSmidths R&D Center i Mariager, inden en fuldskala test sættes op hos producenterne i partnerskabet.
Teknologisk Institut: Instituttet skal udføre laboratorieforsøg, som skal udvikle en praktisk mulig metode til at brænde kalk med elektricitet i stedet for gas. Bl.a. ved at karakterisere lerets egenskaberne, når der sker en meget hurtig elektrisk opvarmning af leret til brug i cement.
Danmarks Tekniske Universitet, DTU: DTU Kemiteknik, DTU Institut for Vind og Energisystemer og DTU Compute skal levere digitaliserings-teknologi til design og styring af elektrificeringen af den nye proces til cementproduktion. Baseret på detaljererede procesmodeller i form af computational fluid dynamics udvikles avancerede designmodeller til processen. Ligeledes udvikles avancerede styresystemer baseret på DTU’s internationalt førende viden inden for model prædiktiv regulering til industrielle processer og energisystemer.