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Archive for the ‘Verfahrenstechnik’ Category

Durch die Energiewende und den steigenden Anteil an erneuerbaren Energien mit volatiler Verfügbarkeit gewinnt die Kopplung von Energie- zu Chemiesektor neuen Schwung – und die Elektrolyse an Bedeutung. Denn die Elektrolyse ist der Schlüssel bei vielen hochaktuellen Prozessen und die entscheidende Schnittstelle zwischen Strom- und Chemiesektor.

Unter dem Stichwort „Sektorkopplung“ geht es dabei darum, Strom für die Herstellung von Kraftstoffen oder Chemikalien zu nutzen. In fast allen Verfahren spielt die Elektrolyse eine Schlüsselrolle. Dabei bildet die Wasserelektrolyse einen Schwerpunkt. Der durch die Aufspaltung von Wasser gewonnene Wasserstoff kann entweder als Energieträger beispielsweise für Brennstoffzellen eingesetzt oder in die Produktion von Chemikalien eingespeist werden. Dementsprechend vielfältig ist die Zahl der Projekte: Fast täglich wird über neue Bauvorhaben berichtet, von der lokalen Wasserstoff-KWK-Anlage bis zu Megaprojekten wie die geplanten 10- und 20-MW-Projekte, die AkzoNobel bzw. Shell Anfang 2018 angekündigt haben. Gleichzeitig schreitet die Entwicklung der Elektrolysezellen voran: Neue Elektrodenmaterialien oder Entwicklungen wie die PEM-Elektrolysezellen sorgen dafür, dass die Verfahren immer effizienter und je nach weiterer Nutzung des Wasserstoffs auch wirtschaftlich wettbewerbsfähig werden. In einem Bericht von April 2018 an das BMWi weisen Wuppertal Institut und Fraunhofer ISI jedoch darauf hin, dass die verfügbaren Elektrolyseure keine Serienprodukte sind und ein notwendiger Scale-Up schnell erfolgen muss. Daraus ergäben sich auch Chancen für den Exportmarkt.

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Und längst richtet sich das Augenmerk nicht mehr nur auf die Wasserstoffproduktion. Auch die Co-Elektrolyse von Wasser und Kohlendioxid zu Synthesegas wird derzeit genauer untersucht. Im Forschungsprojekt Rhetikus streben Siemens und Evonik ein Verfahren zur Umwandlung von Kohlendioxid zu Butanol und Hexanol mit Hilfe von regenerativem Strom und Mikroorganismen an. Siemens liefert die Elektrolysetechnik und entwickelt dabei den ersten Gas-Gas-Elektrolyseur im industriellen Maßstab.

Auch, wenn dabei die Erzeugung werthaltiger Chemikalien im Mittelpunkt steht, bringt das Verfahren noch einen zweiten Aspekt mit, der es für die Kopplung an erneuerbare Energieträger besonders interessant macht: Es lässt sich innerhalb eines gewissen Rahmens hoch- und runterregeln und könnte damit je nach Stromangebot mehr oder weniger Energie pro Zeiteinheit nutzen.

Das gilt nur in sehr geringem Umfang für den Klassiker unter den Elektrolyseverfahren, die Chlor-Alkali-Elektrolyse. Denn das gebildete Chlor ist der Ausgangspunkt für viele weitere Chemikalien, und die Produktionsmengen können nicht ohne weiteres heruntergefahren werden. Doch selbst in diesem vermeintlich lang ausgereiften Prozess verbergen sich noch Innovationspotenziale: So konnte durch den Einsatz von Sauerstoffverzehrkathoden der Energieverbrauch bei Covestro für die Chlorherstellung um bis zu 30 % gesenkt werden.

Welche Anwendungen in der Elektrolyse aktuell auf der Tagesordnung stehen und wie sich ihre Potenziale noch besser nutzen lassen, diskutieren Anwender und Anbieter beim PRAXISforum Electrolysis in Industry am 22. und 23. November 2018 im DECHEMA-Haus, Frankfurt. Die Anmeldung für Aussteller und Teilnehmer ist geöffnet; mehr unter http://www.dechema.de/Electrolysis

 

 

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thumbnailWie muss die Prozessindustrie auf die Digitalisierung reagieren, damit sich auch in 20, 50 oder 100 Jahren noch eine Rolle spielt? Dieser Frage widmeten sich etwa 100 Experten und Entscheider aus der Chemie- und Prozessindustrie beim 57. Tutzing-Symposion „100% digital: Überlebensstrategien für die Prozessindustrie“. Organisiert wurde die Veranstaltung vom DECHEMA e.V. und der ProcessNet-Fachgemeinschaft Prozess-, Apparate-, und Anlagentechnik PAAT unter Federführung der Vorsitzenden Prof. Dr.-Ing. Norbert Kockmann, TU Dortmund, und Dr. Hans-Rolf Lausch, Evonik.

Die wegweisende Veranstaltung bestand aus zahlreichen Impulsvorträgen von Experten und Entscheidern der Prozessindustrie sowie Kreativ-Workshops an zwei Nachmittagen.

Die Ergebnisse der Workshops und intensiven Diskussionen wurden in 36 Tutzing-Thesen zusammengefasst.

Mehr erfahren und mitdiskutieren – hier im Blog oder beim Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgemeinschaft „Prozess-, Apparate- und Anlagentechnik“ am 12. und 13. November 2018 in Köln – jetzt anmelden

Workshop 1: Horizontal, Supply Chain vom Rohstoff bis zum Kunden

  1. Die horizontale Integration der Wertschöpfungskette (auch firmenintern) birgt enorme Potentiale für alle Beteiligten
  2. Es gibt einen Bedarf an digitalen Plattformlösungen incl. Planungstools für mittelständische Unternehmen ohne 1:1 Datenintegration zwischen Lieferant-Hersteller-Kunde
  3. Herausforderungen der horizontalen Integration bestehen eher bei Vertrauen und Zusammenarbeit als bei der technischen Umsetzung
  4. die horizontale und vertikale Vernetzung müssen stärker verbunden und integriert werden

Workshop 2: Vertikal, R&D, Planung, Produktion

  1. Der Digital Twin ist das Fundament der Digitalisierung in der Prozessindustrie
  2. Das volle Potential der Digitalisierung kann in der Prozessindustrie erst durch Künstliche Intelligenz gehoben werden
  3. Digitalisierung ermöglicht ein Mehr an Innovation (neuartige Produkte, Prozesse, Wertschöpfungsketten)
  4. Digitalisierung ist nicht im Alleingang möglich, sie muss gemeinsam gestaltet werden
  5. Digitalisierung im Asset Life Cycle (ALC) macht nur Sinn, wenn der Digital Twin gefüllt und immer aktuell ist (Akzeptanz)
  6. Digital Twin zwingt zur Zusammenarbeit
    • Entwicklung ist nur gemeinsam möglich
    • Wenn der Digital twin existiert, wird die interdisziplinäre Zusammenarbeit intensiviert
  7. Der Digital Twin wird Time to Market deutlich reduzieren, die Flexibilität erhöhen und Kosten senken
  8. Der Digital Twin schafft Zeit und Potential für mehr Kreativität, kann aber durch Bedrohung von Tätigkeiten und Arbeitsplätzen kritisch gesehen werde
    • Der Digital Twin vermeidet Doppelarbeit/ reduziert Fehler
  9. Digitalisierung / Digital Twin fördert Zusammenarbeiten:
    • Im Unternehmen / Unternehmensübergreifend / zu Lieferanten
  10.  Der Verlust des Digital Twins ist der Gau
    • Know how Verlust / Spannungsfeld Zugriffsrechte und Kooperation
  11. Der Ingenieur steht im Wettbewerb / in Symbiose mit Künstlicher Intelligenz KI, allerdings darf die KI nicht über den Menschen entscheiden
  12. Der Grad der Autonomie (der KI) wird von der Bereitschaft der Gesellschaft bestimmt
  13. KI unterstützt Interdiziplinarität, die früher im ALC eine Rolle spielen wird

Tutzing Video

Zum Video zum Tutzing-Symposium 2018: https://youtu.be/HuOkiwjIl4U

Workshop 3: Intelligente Apparate: Das 100% Modul

  1. ist der Building Block für ein Smart Manufacturing-Eco-System
  2. erschließt weitere Potenziale bei Verfügbarkeit, Produktivität und Flexibilität
  3. erfordert Co-Kreation über Unternehmens- & Disziplingrenzen hinweg
  4. stellt neue juristische, technische und organisatorische Fragen
  5. verändert Ausbildung an Hochschulen von selektiver Funktions- zu ganzheitlicher Prozess-Sicht

Workshop 4: Datenkonzepte und autonome Anlage

  1. Durch konsequente Nutzung von Datenkonzepten, Datenanalyse, Big Data und KI ergibt sich ein entscheidender Wettbewerbsvorteil in der Prozessindustrie
  2. Gemeinsame Wettbewerbsfähigkeit der Prozessindustrie und ihrer Zulieferer durch Nutzung von Bausteinen der Digitalisierung (Big Data und KI) ausbauen
  3. Schulterschluss von Anwendern und Lieferanten zur intelligenten Nutzung von Daten zum Meistern der gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen
  4. Fairer Umgang beim Austausch von Daten und Erfahrungen zwischen Prozessindustrie und ihren Zulieferern durch offene, standardisierte, herstellerunabhängige Schnittstellen

Workshop 5: Arbeitswelt 4.0

  1. Die Digitalisierung ist der Change Prozess der Arbeitswelt der 20iger Jahre
  2. Die Digitalisierung wird die Organisation der Arbeit verändern hin zu einer Gesamtbetrachtungsweise.
  3. Anzahl der Arbeitsplätze in der Produktion wird sinken während die der Stakeholder steigen werden.
  4. Der Anspruch an die Qualifikation der Mitarbeiter ändert sich zu größeren Extremen (niedrig/hoch)
  5. Digitalisierung erfordert eine verstärkte Interaktions- und Kommunikationsfähigkeit und die Bedeutung der Kommunikation über verschiedene Kanäle wird zunehmen
  6. Die Zuordnung der Verantwortung und der sichere Betrieb von Anlagen ist zu gewährleisten

Workshop 6: Aus- und Fortbildung

  1. Ein fundiertes Grundlagenwissen ist auch in Zeiten der Digitalisierung unabdingbare Voraussetzung und muss zeitgemäß vermittelt werden
  2. Die Digitalisierung erfordert eine häufigere Überprüfung und angemessene Überarbeitung der Curricula
  3. Wir sehen eine gesamtgesellschaftliche Verpflichtung zur Qualifizierung von Arbeitnehmern und zur Schaffung einer bedarfsgerechteren Bildungsinfrastruktur
  4. Die Bedeutung von lebenslangem Lernen nimmt durch Digitalisierung zu. Universitäten & Hochschulen sollten als Think Tanks der Zukunft Fortbildungs-Angebote für Wirtschaft und Verwaltung entwickeln

Die Thesen dienen als Ausgangspunkt für weitere Diskussionen – seien Sie dabei und geben Sie Ihren Input!

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Vorfreude

Abendvortrag

Eröffnungsveranstaltung

Preise und Ehrungen

Ausstellung

Vorträge

Berichterstattung

Und drumherum…

Und jetzt? Nicht verpassen – Call for Paper für die Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen im Frühjahr 2019!
Alle weiteren Treffpunkte für Verfahrenstechniker und Biotechnologen immer aktuell im Veranstaltungskalender – wann sehen wir uns?

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Die Jahrestagungen: Über 150 Stunden Vortragsprogramm

Über 300 Vorträge in bis zu 12 Parallelsessions – vom Bioprozesstechniker bis zum Anlagenplaner, vom Fluiddynamiker bis zum Energieexperten – jeder findet bei den Jahrestagungen ein spannendes Programm. Damit Sie den Überblick nicht verlieren, finden Sie unseren Programmplaner online  . Und die Anmeldung ist auch weiterhin geöffnet – registrieren Sie sich hier.

3d European Conference on Natural Products, 02.-02.09.2018, Frankfurt

Mehr als 200 Teilnehmer haben sich für die European Conference on Natural Products schon registriert.

NanoTox 2018 – International Conference on Nanotoxicology, 18.-21.09.2018, Neuss

Der Fokus der diesjährigen NanoTox liegt auf neuen Werkzeugen für die Risikobewertung von Nanomaterialien.

BIOFLAVOUR, 18.-21.09.2018, Frankfurt

Die BIOFLAVOUR verspricht einmal mehr, der diesjährige Höhepunkt für alle zu werden, die sich mit Aromen, Duftstoffen und funktionalen Inhaltsstoffen beschäftigen.

EFC-Workshop 2018: High Temperature Corrosion under Deposits, Salts and in Complex Gases: Towards Greener Energy, 26.-28.09.2018, Frankfurt

Die Energiewende und besonders die Gewinnung von Energie aus Biomasse bringen neue Herausforderungen für Hochtemperaturwerkstoffe mit sich, die in diesem Workshop diskutiert werden.

Thermodynamik-Kolloqium, 26.-28.09.2018, Kassel

Ob Energieverfahrenstechnik, Modellierung chemischer Prozesse oder Vorgänge an Grenzflächen – hier kommen alle Themen der Thermodynamik zur Sprache.

Bundesalgenstammtisch, 27.-28.09.2018, Karlsruhe

Mikroalgen sind vielseitig nutzbare Organismen – und eine mögliche Kopplung an Biogasanlagen eröffnet ganz neue Perspektiven auch für ländliche Räume. Was sonst noch alles möglich scheint oder heute schon ist, erfahren Sie beim Bundesalgenstammtisch.

Smart Sensors – mechanistic and data driven modelling, 01.-02.10.2018, Frankfurt

Längst leisten Sensoren weit mehr als “nur” Messwerte liefern – smarte Sensoren übernehmen Aufgaben der Datenverarbeitung, „soft sensors“ ahmen Erfahrungswissen menschlicher Anlagenführer nach. Wohin die Entwicklung geht, erfahren Sie bei der Tagung aus erster Hand.

 

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hand-3308188_1280Wie werden Sie in 10 Jahren arbeiten? Noch schneller, noch länger, noch öfter von unterwegs? Oder werden Roboter quasi auf Zuruf einen großen Teil dessen übernehmen, was Sie heute als lästige Notwendigkeit Ihrer Arbeitszeit wahrnehmen? Oder – auch das ist schließlich denkbar – sagen die Roboter Ihnen, was Sie als nächstes zu tun haben, geben Ihnen den Arbeitsrhythmus vor und sorgen dafür, dass Sie Ihre Zeit nicht vertrödeln?

Denkbar sind beide Szenarien allemal. Eine Studie von 2013 hat viele aufgeschreckt, die bisher davon ausgegangen waren, dass ihr Arbeitsplatz sicher sei: Danach könnten in Großbritannien 47 % der Jobs der Digitalisierung zum Opfer fallen – und betroffen sind nicht nur einfache Tätigkeiten, sondern auch Aufgaben, die heute von sehr gut ausgebildeten Facharbeitern oder sogar Universitätsabsolventen ausgefüllt werden. Wer testen will, wie groß das Risiko ist, dass zukünftig ein Roboter am eigenen Schreibtisch Platz nimmt, findet bei der BBC Antworten . Demnach ist das Risiko für den „Chemical Scientist“ mit nur 6% zwar überschaubar, aber der Chemiefacharbeiter wird mit einer Wahrscheinlichkeit von 85 % wegrationalisiert werden.

Dabei sind die Hoffnungen, die mit der Digitalisierung verknüpft sind, durchaus groß. Wer hat nicht im Labor geflucht, wenn er die Tausendste Probe pipettiert oder endlose Stunden damit zugebracht hat, Zellkulturen zu sichten? Wer hätte nicht lieber vorausgewertete und grafisch aufbereitete Daten, anstatt sich mit riesigen Tabellen voller Messwerte und Standardabweichungen herumzuschlagen? Keine Frage, auch Biotechnologen, Chemiker und Verfahrensingenieure würden viele dieser Aufgaben lieber heute als morgen Siri oder Alexa überlassen.

Ein Besuch bei Morphosys in München zeigt, wie weit diese Entwicklung schon heute gediehen ist. Das Pipettieren, Picken und Aufbereiten übernehmen hier Hochdurchsatzmaschinen. Das Laborpersonal stellt die reibungslosen Abläufe sicher, überwacht die Roboter – und es bringt den kreativen Touch hinein: Denn wenn es darum geht, einen einmal gefundenen Antikörper zu optimieren, geht derzeit noch keine Künstliche Intelligenz über das Erfahrungswissen eines menschlichen Wissenschaftlers.

Und auch für die weltweite Zusammenarbeit macht man sich die Digitalisierung gerne zunutze. Große Konzerne haben längst Teile ihrer Forschung und Entwicklung an andere Standorte verlagert. Wo die kritische Masse an klugen Köpfen vor Ort nicht mehr erreicht wird, lässt sie sich durch Vernetzung wieder herstellen. Daten können gemeinsam bearbeitet werden, und dank Augmented Reality kann der Ingenieur in Pullach die Anlage in China besichtigen, ohne um die halbe Welt fliegen zu müssen.

Im jüngsten DECHEMA-Papier „Neuer Schub für die Biotechnologie“ skizzieren die Autoren, wohin die Kombination aus Automatisierung, Miniaturisierung und Digitalisierung führen kann. Dank der Kombination aus Hochdurchsatztechnologien, der enormen Beschleunigung beim Generieren von Daten und der Möglichkeit, diese mit Hilfe von Big Data und Künstlicher Intelligenz auszuwerten, kann der Wissenschaftler sich ganz darauf konzentrieren, seine Ideen zu verwirklichen – vom designten Molekül bis zum großindustriellen Produktionsprozess.

teens-629046_1280Doch wer einen Blick in die heutige Arbeitswelt wirft, den mag auch ein leichter Schauder ankommen angesichts der Vorstellung, dass Kollege Computer bald den Takt vorgibt. Schon heute fühlt mancher sich bei allen Vorteilen, die die neuen Kommunikationswege ermöglichen, als Sklave seines E-Mail-Kontos. Von der autonomen Zeitgestaltung bis zur Selbstausbeutung ist es häufig nur ein kleiner Schritt. Und die enorme Beschleunigung der Arbeitsprozesse führt statt zu mehr Raum für kreative Ideen und konzeptionelles Arbeiten eher zum Gegenteil: Hektisches Hinterherrennen hinter Routineaufgaben wird dann zum Standard und der Stapel unerledigter Mails wächst von Woche zu Woche. Gerade die „Digital Natives“, auf die feste Arbeitszeiten und ein stationärer Schreibtisch häufig wirken wie aus Großvaters Erinnerungsalbum, werden Wege finden müssen, mit diesen neuen Anforderungen umzugehen, ohne sich darin zu verlieren. Und bei allem Vertrauen in die Technik werden auch sie ein handwerkliches Grundverständnis brauchen, damit die Anlage nicht zur „Black Box“ für ihren Betreiber wird. Das richtige Maß zwischen Kompetenzvermittlung und praktischer Übung zu finden, ist für die Hochschulen und Personalabteilungen sicher eine der größten Herausforderungen für die nächsten Jahre und Jahrzehnte.

Was die Digitalisierung noch bedeutet für Wissenschaft und Produktion, für Verfahrenstechniker, Biotechnologen und Chemiker, darum geht es in der Podiumsdiskussion „Forschung und Produktion in einer globalen Welt“ am 12. September 2018 im Rahmen der ProcessNet-Jahrestagung und DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen.  Wie sehen Sie die Zukunft Ihrer Branche? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit! Wir freuen uns auf Ihren Beitrag!

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Digitalisierung und Industrie 4.0 verändern komplette Geschäftsmodelle, heben neue Effizienzpotenziale und stärken die Wettbewerbsfähigkeit. In der Prozessindustrie ist traditionell die Mess-, Regel- und Automatisierungstechnik stark, aber die Einführung des „Internet der Dinge“ ist eher zögerlich. Das Symposion erkundete mit Vorträgen und Kreativworkshops , welche speziellen Anforderungen die Prozessindustrie hat, was schon umgesetzt wurde und wo noch Handlungsbedarf besteht. Dazu sollte der gesamte vertikale Asset Life Cycle von der Verfahrensentwicklung über die Produktion bis zum Rückbau sowie der horizontale Supply Chain Life Cycle vom Lieferanten bis zum Kunden in der chemischen Produktion in Bezug auf die Chancen und Risiken der Digitalisierung betrachtet werden.

Impressionen vom Tutzing-Symposion 2018

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Neue Studie stellt die Flexibilitätsoptionen in der Grundstoffindustrie vor

Slider FlexibilitätsoptionenDie Prozesse der Grundstoffindustrie sind verantwortlich für einen Großteil des industriellen Energie- und Strombedarfs in Deutschland. Welche technischen Möglichkeiten bieten sich in diesen Prozessen, um auf Flexibilitätsanforderungen des Stromsystems zu reagieren?

Das vom BMBF geförderte Kopernikus-Projekt SynErgie untersucht die Flexibilität von Industrieprozessen. Aus dem Projekt heraus wurde nun eine umfassende Studie zu den Flexibilitätsoptionen in den Prozessen der Grundstoffindustrie veröffentlicht.

Übergreifende Ergebnisse:

  • Die untersuchten Prozesse können prinzipiell für kurze Zeiträume (15 min) positive Flexibilität und eingeschränkt negative Flexibilität anbieten.
  • Für mittlere und lange Zeiträume (Stunden bis Tage) ist positive Flexibilität nur in wenigen Prozessen möglich, da dies mit einem Produktionsausfall einhergeht.
  • Priorität vor einem Anbieten von Flexibilität hat die Belieferung der Kunden mit den Produkten.
  • Flexibilität und Effizienz verhalten sich gegenläufig, d.h. eine erhöhte Flexibilität senkt die Effizienz des Prozesses.
  • Veränderungen der Betriebsweise führen in der Regel zu Veränderungen der Produktqualität.
  • Die aktuellen Regeln des Stromsystems begünstigen einen kontinuierlich (nicht-flexiblen) Betrieb der Anlagen.

In enger Zusammenarbeit haben die Forschungseinrichtungen der Branchen und die akademischen Partner eine Methodik entwickelt, um konsistent Potenziale, Perspektiven und Hemmnisse der untersuchten industriellen Prozesse bei typischen Anforderungsprofilen zu analysieren.

Die untersuchten Prozesse wurden nach ihrem elektrischen Energiebedarf und der Bedeutung in ihrer jeweiligen Branche ausgewählt:

  • Stahl: Elektrostahlherstellung (Elektrolichtbogenofen)
  • Glas: Behälterglasherstellung (Elektrische Zusatzheizung)
  • Zement: Roh- und Zementmahlung (Roh- und Zementmühlen)
  • Chemie: Chlor-Herstellung (Chlor-Alkali Elektrolyse)
  • Feuerfest: Herstellung von Schmelzkorund (Rohstoffschmelzanlage)

Für diese Prozesse werden die technischen Potenziale und die zukünftigen Perspektiven ausgewiesen und auf Deutschland hochgerechnet. Des Weiteren werden die Hemmnisse, die einer Ausnutzung der Potenziale im Wege stehen für die einzelnen Prozesse dargestellt und im Kontext der Rahmen¬bedingungen der Grundstoffindustrie eingeordnet. Durch die enge Einbindung der branchen¬spezi¬fischen Expertennetzwerke wurden die Ergebnisse innerhalb der Branchen diskutiert und validiert.

Die Studie kann auf den Internetseiten der beteiligten Partner und des SynErgie-Projektes kostenfrei heruntergeladen werden: dechema.de/Flexibilitaetsoptionen

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