FOREST Framework for Resources, Energy, Sustainability Treatment in Paper Production

Förderkennzeichen | 03EN2095G

Projektlaufzeit | 01.04.2022-31.03.2026

Ausgangssituation:

Die Papierindustrie liegt derzeit an fünfter Stelle der energieintensivsten Branchen in Deutschland. Im Zuge der Transformation des Wirtschaftsbereiches Papier ist es Ziel, den Prozessenergiebedarf signifikant zu senken und nachhaltige Energieversorgungssysteme zu nutzen. Aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen dem Produktionsprozess und der Energieversorgung können die Bereiche nicht unabhängig voneinander betrachtet werden, insbesondere dann nicht, wenn Abwärme und volatile, regenerative Energieträger zum Einsatz kommen sollen. Der komplexe Weg der Dekarbonisierung der Papierindustrie könnte softwaretechnisch sehr gut unterstützt werden, allerdings gibt es dafür bislang dafür keine Werkzeuge.

Das Projekt:

Ziel des Projektes die Entwicklung eines Frameworks, also eines Werkzeugs, in welchem der Papierproduktionsprozess und die benötigte Energieversorgungssysteme als digitaler Zwilling modelliert, der die Energie- und Stoffflüsse bis auf die Teilprozess- und Teilproduktebene herunter erfassbar macht. Diese Modelle bilden die methodische Grundlage, simulativ Optionen für eine Reduzierung der CO2-Emissionen zu ermitteln, wobei Wirtschaftlichkeit und Qualität der Papierproduktion gewährleistet werden.

Es werden also Grundlagen und Werkzeuge erarbeitet, die für eine nachhaltige, CO2 arme und kostengünstige Papierproduktion notwendig sind. So tragen die Projektergebnisse dazu bei, ein tieferes Verständnis des Papierproduktionsprozesses zu erlangen, diesen weiter zu optimieren und die Papierindustrie auf dem Weg der Erreichung der Klimaziele zu unterstützen. Damit legt das Projekt die Basis für den Erhalt der Papierunternehmen in Deutschland.

Das Framework ermöglicht mehrere Unterstützungspotenziale für die zielgerichtete Beschleunigung der Transformation der Papierindustrie zur Klimaneutralität. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Erstellung produktbezogener Klimabilanzen um Prozesse, Anlagen und Energieversorgung zu optimieren und möglichst wenig Abfall und Emissionen zu erzeugen.

Unser Anteil am Projekt:

Der Fokus der Arbeit des Instituts NOWUM-Energy ist die Modellierung der Energieversorgungssysteme und deren Schnittstellen zur Produktion. Dazu werden White-, Grey- und Black-Box Modelle unterschiedlicher Energieumwandlungsanlagen erstellt, beispielweise von Großwärmepumpen als wichtige Zukunftstechnologie. So können zukünftige Energieversorgungssysteme simuliert werden, um zu testen, wie der Energiebedarf der Produktionsprozesse möglichst effizient und nachhaltig abgedeckt werden könnte. Ein weiterer Fokus liegt auf der Abwärmeintegration und der Kaskadierung von Energieströmen, um diese optimal auszunutzen. Hierfür werden Modelle in das Framework integriert, mit denen Wärmeübertragernetzwerke optimiert werden können.