Industrietransformation und Stoffströme

Nachhaltige Materialien und verfahrenstechnische Prozesse, Bachelor (PO-2024)

Modulnummer / Modulcode 03-P-IuSs
Modulname Industrietransformation und Stoffströme
Art des Moduls Pflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele

Die Studierenden kennen die energiesystemische Einbettung der Transformation der Grundstoffindustrie in die Energiewende. Sie untersuchen dazu unter anderem zentrale Energieszenarien.

Die Studierenden sind mit den zentralen Grundlagen, Konzepten, Prozessen und Technologien der Transformation zu einer klimaneutralen und ressourcenschonenden Grundstoffindustrie im Kontext des industriellen Metabolismus vertraut. Sie verstehen zentrale technisch-ökonomische Herausforderungen einer nachhaltigen Transformation.

Die Studierenden erlangen ein Bewusstsein für die Bedeutung zentraler Stoffkreisläufe und (Grundstoff-) Industrien im Kontext der Energiewende und einer nachhaltigen Entwicklung. Zudem wissen sie, wie die Grundstoffindustrie in globale Stoffkreisläufe eingebunden ist.

Durch die Analyse ausgewählter Stoffkreisläufe erhalten sie eine systemische Perspektive auf die Zusammenhänge von Materialeinsatz, Recycling, Energiesystemtransformation, Elektrifizierung, Innovation und technologischem Wandel in der Grundstoffindustrie und im Produktlebenszyklus.
Lehrveranstaltungsarten VLmP 4 SWS
Lehrinhalte

Themen:
Grundlagen der Energie- und Industriesystemanalyse

  • Nationale und internationale Energiesystemszenarien mit besonderem
    Fokus auf Industrie und Energiesystem
  • Methodische Grundlagen: Energiesystemmodellierung und
    Energiesystemszenarien, Life-Cycle-Analysen
  • Energie- und produktionsstatistische Grundlagen / Treibhausgasinventare

Zentrale Technologien und Prozesse einer klimaneutralen und ressourcenschonenden
Industrie

  • Energieeffizienzpotenziale in der Industrie (Querschnittstechnologien in der
    Industrie)
  • Disruptive Technologien für eine klimaneutrale Industrie (Stahlindustrie,
    Zementindustrie, Chemische Industrie, Aluminium- und
    Nichteisenmetallindustrie, Glasindustrie, Papierindustrie, Nahrungs- und
    Genussmittelindustrie…)
  • Materialeffizienz und Circular Economy für eine klimaneutrale Industrie
  • Veränderung industrieller Wertschöpfungsletten und Standortfaktoren im Zuge der Dekarbonisierung der Industrie (green leakage / renewables pull)

Gekoppelte Energiesystemtransformation und Industrietransformation

  • Herausforderungen der Elektrifizierung der Industrie
  • Perspektiven der Wasserstoffwirtschaft

Energieinfrastrukturen eines dekarbonisierten Energie- und
Industriesystems
Titel der Lehrveranstaltungen • Energiesystemtransformation und Szenarioanalysen
• Industrietransformation und Stoffströme
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) Vorlesung, Selbststudium, Gruppenarbeit
Verwendbarkeit des Moduls B.Sc. Nachhaltige Materialien und verfahrenstechnische Prozesse
Dauer des Moduls Ein Semester
Häufigkeit des Angebotes jährlich im Wintersemester
Sprache deutsch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul
Studentischer Arbeitsaufwand 4 SWS VL (60 Std.), Selbststudium (120 Std.)
Studienleistungen
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung
Prüfungsleistungen Klausur (60 Min.) oder mündliche Prüfung (15-30 Min.)
Anzahl Credits (ECTS) 6 cp
Lehreinheit Maschinenbau
Modulverantwortliche/r Prof. Dr. Stefan Lechtenböhmer
Lehrende Prof. Dr. Stefan Lechtenböhmer
Medienformen Folien, Tafel, E-Learning
Literatur

Grundlage:

Agora Energiewende und Wuppertal Institut (2019): Klimaneutrale Industrie: Schlüsseltechnologien und Politikoptionen für Stahl, Chemie und Zement. Berlin, November 2019. (Ohne Teile D und E), https://www.agoraenergiewende. de/fileadmin/Projekte/2018/Dekarbonisierung_Industrie/164_AEW_ Klimaneutrale-Industrie_Studie_WEB.pdf

Vertiefung:

Lechtenböhmer S, Nilsson L.J:, Åhman M., Schneider C: (2016): Decarbonising the energy intensive basic materials industry through electrification – implications
for future EU electricity demand, Energy (2016), Volume 115, Part 3, 15
November 2016, Pages 1623–1631, doi: 10.1016/j.energy.2016.07.110

Prognos, Öko-Institut, Wuppertal-Institut (2020): Klimaneutrales Deutschland. Studie im Auftrag von Agora Energiewende, Agora Verkehrswende und Stiftung
Klimaneutralität, https://www.agoraverkehrswende.de/fileadmin/Projekte/2020/KNDE2050/AEW_
195_KNDE_Langfassung_DE_WEB.pdf

Bataille, C., Åhman, C., Neuhoff, K., Nilsson, L.J., Fischedick, M., Lechtenböhmer, S.,Solano-Rodriquez, B., Denis-Ryan, A., Stiebert, S., Waisman, H. Sartor, O.,
Rahbar, S. (2018): A review of technology and policy deep decarbonization
pathway options for making energy-intensive industry production consistent
with the Paris Agreement, Journal of Cleaner Production 187 (2018) 960-973
DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.03.107

Agora Energiewende (Hrsg.) (2020): Breakthrough Strategies for Climate-Neutral
Industry in Europe – Policy and Technology Pathways for Raising EU Climate
Ambition, Summary; https://static.agoraenergiewende.
de/fileadmin/Projekte/2020/2020_10_Clean_Industry_