Der Einsatz von grünem H₂ birgt für die energieintensive Zementindustrie ein Potenzial, um die CO₂–Emissionen zukünftig weiter zu reduzieren. Wirtschaftlich problematisch ist, dass der energiebezogene Preis von grünem H₂ im Vergleich zu fossilen Brennstoffen derzeit noch nicht wettbewerbsfähig ist. Zusätzlich bestehen beim H₂-Einsatz in der Zementindustrie erhebliche wissenschaftlich-technische Verständnislücken, die für eine risikoarme und erfolgreiche Einführung der H₂-Technologie zu schließen sind. Einen wichtigen Beitrag dazu soll das vorliegende Forschungsvorhaben leisten.
Zunächst soll ermittelt werden, welche technischen Erkenntnisse sowie wirtschaftlichen Rahmenbedingungen verfügbar sein müssen, um die CO₂-neutrale Prozesswärmegewinnung mit H₂ in Europa wettbewerbsfähig nutzen zu können. Dabei sollen insbesondere die Potenziale und Grenzen des kombinierten Einsatzes von H₂ und Ersatzbrennstoffen (EBS) im Drehrohrofen von Zementwerken in Hinblick auf Änderungen bei den Prozessbedingungen und der Produktqualität untersucht werden. Ausgehend von einer Analyse der notwendigen infrastrukturellen und sicherheitstechnischen Maßnahmen werden danach mögliche Konzepte für den H₂-Einsatz untersucht. Dazu werden 3D-CFD-Simulationen automatisiert mit einem Kreislaufprozessmodell gekoppelt, welches die Änderung von Klinkerqualitäten in Abhängigkeit von der Prozessparameter beschreiben kann. Eine abschließende technische und ökonomische Bewertung soll Zementwerksbetreibern eine Entscheidungshilfe für den Einsatz von H₂ bieten.
Die angestrebten Untersuchungen bieten deutschen KMU der energieintensiven Branchen (wie die Zement- und Kalkindustrie) sowie anliegenden KMU der Zulieferer, des Anlagenbaus oder Ingenieurdienstleistern einen großen Wissenszuwachs in der Anwendung von Wasserstoff als Brennstoff. Darüber hinaus können es die Forschungsergebnisse ermöglichen, den H₂-Markt der Zementindustrie für die KMU der (insbesondere erneuerbaren) Energie- und Wasserstoffproduzenten zu öffnen.
