Kraftwerke mit weißem Rauch
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03.07.2024 Kurzinformation

Industrielle Elektrowärme als energiesparende Option und Alternative zu fossilen Brennstoffen

Durch die Nutzung von industrieller Elektrowärme können Glas und Metalle geschmolzen, Werkstoffe  erhitzt, Prozesswärme bereitgestellt oder der Energieverbrauch gesenkt werden.

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Georg Vogel
Zuständiges Gremium
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Wir kennen die Bilder von Glasbläsern, die zähflüssiges geschmolzenes Glas kunstvoll in Form bringen. Oder von Maschinen, die vollautomatisch eine um die andere Glasflasche produzieren. Oder von Arbeitern in Hitzeschutzanzügen, die kohlebefeuerte Hochöfen anstechen und das flüssige Eisen in Rinnen zur weiteren Bearbeitung fließen lassen.

Aber es gibt auch andere Methoden, Glas und Metalle zu schmelzen, Werkstoffe zu erhitzen, Prozesswärme bereitzustellen oder den Energieverbrauch zu senken. Zum Beispiel die Nutzung von industrieller Elektrowärme.

Industrielle Elektrowärme zur Senkung des Energieverbrauchs und Erreichung der Klimaziele

Die Frage, ob mittels industrieller Nutzung von Elektrowärme fossile Brennstoffe – und somit CO2-Emissionen – eingespart werden können, ist eindeutig mit ja zu beantworten. Vorausgesetzt, man verwendet keine fossilen Brennstoffe für die Erzeugung der benötigten elektrischen Energie.

Das Trocknen von Lebensmitteln im industriellen Maßstab mittels Mikrowelle erfordert nur halb soviel Energie wie das Gefriertrocknen. Bei höherwertigen BioTec/Pharma-Wirkstoffen liegt die Energieeinsparung mit etwa Faktor 5 noch deutlich höher.

Die Einhaltung der Klimaziele erfordert zudem eine klimaneutrale Stahlerzeugung („Green Steel“). Hierbei werden die Prozessrouten Direktreduktion und Elektrolichtbogenofen (EAF) oder Direktreduktion mit Einschmelzern (SAF, OBF) und Sauerstoff-Aufblaskonverter eine entscheidende Rolle spielen.

Weitere Beispiele industrieller Elektrowärmeanlagen sind:

  • induktive und konduktive Erwärmungsanlagen,
  • Induktionsschmelzanlagen,
  • industrielle Anlagen mit Infrarot- oder Elektronenstrahl-Erwärmung,
  • Elektroschlacke-Umschmelzöfen,
  • elektrische Begleitheizungen,
  • Betriebsmittel zur unmittelbaren und mittelbaren Widerstandserwärmung,
  • Betriebsmittel zur Plasmaaufheizung und Plasmaoberflächenbehandlung,
  • dielektrische Erwärmungsanlagen,
  • Betriebsmittel zur Nutzung der Wirkung elektromagnetischer Kräfte auf Werkstoffe.

Strommasten mit Cyber- und physischen Systemicons in der Industrie 4.0
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Sektorenkopplung: Erneuerbare Energien werden grundlastfähig

Der Umbau der Energiemärkte auf Erneuerbare Energien stellt weitreichende Anforderung an alle Marktteilnehmer. Eine klimaneutrale Gesellschaft und Wirtschaft brauchen für Energieerzeugung und -verteilung sowie Nachfragesteuerung und Speicherung neue Konzepte und Strategien. Diese müssen Netzstabilität und hohe Verfügbarkeit bei gleichzeitiger Versorgungssicherheit garantieren. Ein Schlüssel dafür liegt in der Sektorenkopplung. Technische Lösungen dafür bieten die Verwaltungsschale und Smart Standards, die zusammen von DKE und DIN erarbeitet werden.

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Notwendigkeit von Sicherheits- und Performancenormen

Diese Anlagen erfordern Sicherheits- und Prüfnormen auch im Hinblick auf die Anforderungen an die Energieeffizienz der Anlagen. Diese werden international durch IEC/TC 27 „Industrial electroheating and electromagnetic processing“, national durch DKE/K 362 „Industrielle Elektrowärme – Elektroerwärmungsanlagen und Anlagen für elektromagnetische Bearbeitungsprozesse“ erstellt.

So konnte die Überarbeitung der IEC 60676 mit den Leistungs- und Prüfanforderungen für EAF-Anlagen unter deutscher Federführung im Januar 2024 abgeschlossen werden. Bei der Überarbeitung der IEC 60683 mit den Leistungs- und Prüfanforderungen für SAF-Anlagen konnte, ebenfalls unter deutscher Federführung, Ende Juni 2024 der Arbeitsgruppen-Entwurf für die IEC-weite Kommentierung fertiggestellt werden.


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Aktuelle Überarbeitung von Sicherheitsnormen

Aktuell stehen weitere umfangreiche Überarbeitungen von Sicherheitsnormen im Arbeitsprogramm von IEC/TC 27 und DKE/K 362 (IEC 60519-1:2020 und IEC 60519-4:2021 unter deutscher Projektleitung):

  • Überarbeitung der IEC 60519-1:2020
    Safety in installations for electroheating and electromagnetic processing – Part 1: General requirements
  • Überarbeitung der IEC 60519-3:2005
    Safety in installations for electroheating and electromagnetic processing – Part 3: Particular requirements for induction and conduction heating and induction melting installations
  • Änderung zu IEC 60519-4:2021
    Safety in installations for electroheating and electromagnetic processing – Part 4: Particular requirements for arc furnace installations

Aktuelle Überarbeitung von Performancenormen

Zusätzlich sind die folgenden Normen zur Funktionalität und Leistungsfähigkeit in Bearbeitung (IEC 60683:2011 und IEC 61307:2011 unter deutscher Projektleitung):

  • Überarbeitung der IEC 60683:2011
    Industrial electroheating equipment – Test methods for submerged-arc furnaces
  • Überarbeitung der IEC 61307:2011
    Industrial electroheating equipment – Test methods for industrial microwave heating installations
  • Überarbeitung der IEC 61308:2011
    High-frequency dielectric heating installations – Test methods for the determination of power output
  • Überarbeitung der IEC 60050-841:2004 inkl. Amendment 1:2021
    International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Part 841: Industrial electroheat

Als künftige Projekte sind verzeichnet:

  • Überarbeitung der IEC TS 62996:2017
    Industrial electroheating and electromagnetic processing equipment – Requirements on touch currents, voltages and electric fields from 1 kHz to 6 MHz
  • Überarbeitung der IEC TS 62997:2017
    Industrial electroheating and electromagnetic processing equipment – Evaluation of hazards caused by magnetic nearfields from 1 kHz to 6 MHz

Anstehende Veröffentlichungen

IEC/TC 27 konnte Mitte 2024 vier wichtige Projekte abschließen. Damit steht deren nationale Umsetzung durch folgende Normen vor ihrer Veröffentlichung:

  • DIN EN IEC 60519-6 (VDE 0721-6)
    Sicherheit in Elektrowärmeanlagen und Anlagen für elektromagnetische Bearbeitungsprozesse – Teil 6: Sicherheitsanforderungen für Mikrowellen-Erwärmungseinrichtungen (IEC 60519-6:2022); EN IEC 60519-6:2024
  • DIN EN IEC 60676 (VDE 0721-58)
    Industrielle Elektrowärmeanlagen – Prüfverfahren für Lichtbogen-Schmelzöfen (IEC 60676:2024); Deutsche Fassung EN IEC 60676:2024
  • DIN EN IEC/IEEE 62395-1 (VDE 0721-52)
    Elektrische Widerstands-Begleitheizungen für industrielle und gewerbliche Zwecke – Teil 1: Allgemeine Anforderungen und Prüfanforderungen (IEC/IEEE 62395-1:2024); Deutsche Fassung EN IEC/IEEE 62395-1:2024
  • DIN EN IEC/IEEE 62395-2 (VDE 0721-54)
    Elektrische Widerstands-Begleitheizungen für industrielle und gewerbliche Zwecke – Teil 2: Anwendungsleitfaden für Systemauslegung, Installation und Wartung (IEC/IEEE 62395-2:2024); Deutsche Fassung EN IEC/IEEE 62395-2:2024

Redaktioneller Hinweis:

Die im Text aufgeführten Normen und Standards können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Zum VDE VERLAG

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