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Fossilfree4Industry Pionierprojekt für den Ausstieg von fossilem Gas für die produzierende Industrie

Das Leitprojekt Fossilfree4Industry ist eine bahnbrechende Initiative im Rahmen der EnergieZukunft WEIZplus, die darauf abzielt, den Ausstieg von fossilem Gas anhand von fünf großtechnischen Modelllösungen, sogenannten Demonstratoren, in industriellen und gewerblichen Energiesektoren in der Region zu ermöglichen. Mit einem ganzheitlichen Ansatz integriert Fossilfree4Industry verschiedene technologische und systemische Varianten, darunter Fernwärme, Abwärme, Grüngasproduktion und Infrastrukturausbau. Das Leitprojekt zeigt auf, dass ein Ausstieg aus fossilen Energieträgern in der Industrie möglich und auch ökonomisch sinnvoll ist. Damit wird das Potenzial für die regionale Energiewende in der oststeirischen Projektregion WEIZplus enorm beschleunigt und diese dabei unterstützt, zu einer Musterregion für ganz Österreich zu werden. Die Erfahrungen aus diesem Projekt können anschließend auf eine Vielzahl anderer Regionen und Länder übertragen werden.


Herausforderungen und regionale Ansätze

Die vollständige Dekarbonisierung der Industrie stellt eine besondere Herausforderung dar, die alle Stakeholder betrifft. Unternehmen sind gefordert, ihre Energieversorgung durch hohe Energie- und Ressourceneffizienz und die Integration erneuerbarer Energien unabhängig von fossilen Brennstoffen zu gestalten.
In den vergangenen Jahren wurden in der oststeirische Region WEIZplus – mit ihren 41 Gemeinden, 120.000 Einwohner*innen und ca. 5.000 Betrieben – bereits diverse Nachhaltigkeitsinitiativen umgesetzt, darunter PV-Flächen, Windräder, Biomasse-Fernwärmenetze, Solarthermie und Biogasanlagen. Trotzdem gibt es bisher wenig Lösungen für die Dekarbonisierung der Industrie. Das Projekt Fossilfree4Industry konzentriert sich daher auf den Ausstieg aus fossilem Gas, um diese Lücke zu schließen.


Ziele und Auswirkungen

Das übergeordnete Ziel von Fossilfree4Industry ist es, die technische Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Dekarbonisierung der Industrie durch integrierte regionale Energielösungen zu demonstrieren. Das Projekt zielt darauf ab, die regionale Symbiose von Industrie, Stadt und Land zu fördern und sich an den europäischen "Hubs for Circularity (H4CS)" zu orientieren. Diese H4Cs sind wirtschaftliche Ökosysteme, die Energie-, Ressourcen- und Datenkreisläufe schließen. Unternehmen aller Größen beteiligen sich daran, die Ziele der Region für Klimaneutralität und Kreislaufwirtschaft zu erreichen, Ressourcen zu teilen und gemeinsam regionale Bedürfnisse zu ermitteln.

Um dieses Ziel zu erreichen, wurden fünf Lösungsansätze definiert, die gekoppelt und synergetisch betrachtet die Erreichung des übergeordneten Ziels sicherstellen sollen:
• Energieversorgung der Industrie auf zwei Temperaturniveaus
• Nutzung der Abwärme aus der Industrie
• Erhöhung der Erträge der Erzeugung von Grünem Gas
• Nutzung von regional verfügbaren Energiequellen für die Fernwärme
• Verstärkung der Energieversorgungsinfrastruktur


Lösungsansätze und methodische Herangehensweisen

Fossilfree4Industry verfolgt das Ziel, technologische Fragen zur Substitution fossilen Gases zu beantworten und prototypische Modelllösungen umzusetzen. Die Modelllösungen umfassen Fernwärmeversorgung, Grüngasproduktion, Stromnetzregelung und die Entwicklung systemischer Konzepte für die Dekarbonisierung der Industrie. Durch die prototypischen Modelllösungen innerhalb der Sandbox werden so neue Wege für die Integration erneuerbarer Energien erforscht.


Die fünf prototypischen Modelllösungen

Interkommunaler Wärmenetzverbund:

Die beteiligten Wärmenetzversorger (Weiz, Unterfladnitz, St. Ruprecht, Wollsdorf und Gleisdorf) streben den Aufbau und Betrieb eines interkommunalen Wärmenetzverbundes entlang der Achse Weiz-Gleisdorf an. Ziel ist es, die Fernwärmeaufbringung zu verdreifachen und eine nachhaltige Energieversorgung für lokale Industriebetriebe zu gewährleisten. Dies soll durch die Integration aller verfügbaren erneuerbaren Energiequellen sowie durch die Einführung von Speicherkonzepten und KWK-Anlagen erreicht werden. Zusätzlich ist der Einsatz von Planungswerkzeugen und die Entwicklung eines digitalen Zwillings für die prädiktive Steuerung geplant.

Industriestandort Siemens/Andritz:

Siemens Energy und ANDRITZ HYDRO betreiben einen gemeinsamen Industriestandort in Weiz, der eng mit Produkten für die elektrische Energieerzeugung (Leistungs- und Verteilstransformatoren) verbunden ist. Derzeit erfolgt die Wärmeversorgung der Produktionsprozesse, einschließlich der „Transformatoren-Trocknungsöfen”, über Erdgas. Auch Büro-, Produktions- und Lagerflächen werden mit Erdgas beheizt. Um das Ziel der vollständigen Dekarbonisierung zu erreichen, werden mehrere Maßnahmen ergriffen, darunter ein Integrationskonzept für eine Hochtemperatur-Wärmepumpe zur Versorgung der Produktionspresse (bis ca. 170 °C) sowie die direkte Nutzung von Fernwärme zur Raumheizung. Dabei werden Wärmequellen und -senken hinsichtlich Temperatur, Verfügbarkeit und Energieeffizienz evaluiert. Die hohe Senkentemperatur und der Temperaturhub stellen spezielle Herausforderungen dar.

Industriestandort AGRANA:

AGRANA ist Weltmarktführer bei Fruchtzubereitungen und -konzentraten. Derzeit wird der Energiebedarf durch einen erdgasbetriebenen Dampfkessel gedeckt, der über ein zentrales Netz alle Produktionsprozesse versorgt. Zukünftig plant das Unternehmen, Erdgas durch lokale Fernwärme und regional produziertes „Grünes Gas” (Power to Gas) zu ersetzen. Der Standort verfügt über ein hohes Potenzial zur Abwärmenutzung, da das Abwasser eine Durchschnittstemperatur von 30–35 °C hat. Die Entwicklung eines Abwärmenutzungskonzepts, das in das lokale Fernwärmenetz eingespeist oder für die innerbetriebliche Versorgung genutzt wird, sowie die Umstellung der Prozesse zur Steigerung der Energieeffizienz und Optimierung der Exergie sind geplant.

Power to Gas (P2G):

Die Modellösung umfasst eine Biogasanlage in St. Margarethen/Raab, ergänzt durch einen Elektrolyseur, eine Methanisierungsanlage und ein Großbatteriespeichersystem. Die Standortwahl fiel aufgrund der vorhandenen Infrastruktur und der Nähe zu Gas- und Stromnetzen. Ziel ist es, die Abwärme der Methanisierung nutzbar zu machen. Die Anlage soll erneuerbare Grüne Gase für das Gasnetz produzieren, die dann für industrielle Prozesse oder in der Mobilität verwendet werden können. Zusätzlich ist die Nutzung von lokal erzeugtem PV-Strom und ein Batteriespeicher geplant, um die Effizienz der Stromnutzung und die Wasserstofferzeugung zu optimieren.

PV-Anlage und Multimodaler Speicher:

Für den Betrieb des Elektrolyseurs und in weiterer Folge die Erzeugung von grünem Gas werden PV-Anlagen und Großbatteriespeichersysteme installiert. Die Standortauswahl erfolgt durch Evaluierung im Rahmen des Leitprojekts. Innovationen umfassen die Netzdienlichkeit, Vermarktungsoptimierung, Regelreserve, regionale Netzstärkung und einen prädiktiven Regleralgorithmus. Die Hauptergebnisse sind die gesteigerte Netzkapazität und verbesserte Versorgungsqualität sowie die Integration von PV-Anlagen in das Stromnetz mit einem wirtschaftlichen Geschäftsmodell.


Fördergeber

Das Leitprojekt „Fossilfree4Industry“ wird innerhalb des Reallabors WEIZplus als Teil der EnergieZukunft WEIZplus im Rahmen der Leitinitiative „100% Erneuerbare-Energie-Reallabore“ des FTI-Schwerpunktes Energiewende durchgeführt und aus Mitteln des Bundesministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) gefördert.


Projektpartner*innen:

Das transdisziplinäre Konsortium besteht aus insgesamt 29 Partnern aus den Bereichen der Forschung und Entwicklung (F&E), Energieversorgung und Infrastruktur sowie aus Technologie- und Knowhow-Anbietern.

AEE Institut für nachhaltige Technologien (Konsortialführer)
AGRANA Fruit Austria GmbH
AIT Austrian Institute of Technology GmbH
ANDRITZ HYDRO GmbH
BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH
BWG Biomasse Fernwärme GmbH
ECOP Technologies GmbH
ENAS Energietechnik und Anlagenbau GmbH
Energie Agentur Steiermark gemeinnützige GmbH
Energie Steiermark Green Power GmbH
EnergieZukunft WEIZplus eGen
Energienetze Steiermark GmbH
Energieregion Weiz-Gleisdorf GmbH
EnviCare Engineering GmbH
evon GmbH
Fernwärme Weiz GmbH
Geo5 GmbH
Green Tech Valley Cluster
HYCENTA RESEARCH GMBH
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
nah Wärme St. Ruprecht GmbH
Pink GmbH
REENAG Holding GmbH
SGE-Energie aus Biogas GmbH
Siemens Energy Austria GmbH
StadtLABOR Innovationen für urbane Lebensqualität GmbH
Stadtwerke Gleisdorf GmbH
W.E.I.Z. Forschungs & Entwicklungs gGmbH
Weitzer Energie GmbH


Projekteckdaten

Dauer: 01.11.2023 – 31.10.2027
Budget: € 5.825.900

Kontakt - Projektleitung
Dipl.-Ing. (FH) Joachim Kelz
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Bereich – Städte und Netze

AEE - Institut für Nachhaltige Technologien
A-8200 Gleisdorf, Feldgasse 19
Tel.: +43 (0)3112 5886-236, Fax: DW 18
E-Mail: j.kelz@aee.at