Gasbrenner ersetzen: Jetzt wird auch Hochtemperatur-Prozesswärme elektrifiziert

Hochtemperatur-Prozesswärme galt als kaum elektrifizierbar. Neue Lufterhitzer zeigen, wie es doch gehen kann. Diese elektrischen Erhitzer sollen fossile Gasbrenner im laufenden Betrieb ersetzen. Künftig beispielsweise in einem Ziegelwerk.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 6 Min. Lesezeit LESEN

In einer zehn Meter hohen Forschungshalle in Bremen steht ein Apparat, der wirkt wie ein Haartrockner für Riesen. Er saugt Luft an, die im Inneren an glühenden Heizstäben vorbeiströmt und sich so aufheizt. Durch ein dickes, isoliertes Rohr verlässt die heiße Luft die Heizkammer mit den Heizelementen wieder.

Bis zu 1.500 Grad Celsius sind möglich. Das ist „mehr als 30-mal so heiß wie ein klassischer Haartrockner", wie die Unternehmerin Wei Wu berichtet, die sich die Technologie mit ihrem Unternehmen Heatrix hat patentieren lassen.

Was im Labor funktioniert, soll nun in der realen Produktion bestehen. Beim Dachziegelhersteller Jacobi haben die Bremer damit begonnen, eine Gruppe von Gasbrennern durch genau diese Technik zu ersetzen. Zunächst rund 300 Kilowatt in einem Tunnelofen mit etwa drei Megawatt Leistung. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Pilotprojekt für die Elektrifizierung von Hochtemperatur-Prozesswärme mit zwei Dritteln der rund 1,5 Millionen Euro Projektkosten.

Derartige Prozesswärme verursacht rund ein Fünftel der globalen CO₂-Emissionen. Über 70 Prozent der industriellen Prozesswärme stammen in Deutschland aus fossilen Quellen, also überwiegend Erdgas oder seltener Kohle. Ein Großteil dieses industriellen Wärmebedarfs liegt unter 500 Grad Celsius und lässt sich standardmäßig elektrifizieren. Anders sah es lange bei den heißesten Prozessen jenseits von 1.000 Grad in Zement, Stahl und Keramik aus. Genau hier setzen die neuen Lufterhitzer an.

Gasbrenner ersetzen, ohne den Ofen umzubauen

Der eigentliche Charme der Lufterhitzer liegt in der Nachrüstoption. Die heiße Luft gelangt über isolierte Rohre in den bestehenden Ofen. Es ist eher ein gezielter, chirurgischer Eingriff in ein durchoptimiertes System, das einen kompletten Austausch entfallen lässt. „Gasbrenner raus, heiße Luft von Heatrix rein", beschreibt Wei Wu ihr Retrofitting-Konzept.

Doch beim Umbau gibt es Einiges zu beachten, etwa den Umstand, dass die 24/7-Produktion nicht unterbrochen werden sollte. Daneben muss die heiße Luft möglichst nah am Ofen erzeugt werden, weil lange Rohrwege Verluste verursachen und am Ende über die Wirtschaftlichkeit entscheiden. Beim Jacobi-Ofen geht die Anlage mit 1.300 Grad Celsius in eine Brennerzone, parallel zu den Gasbrennern, die im Zweifel als Rückfallebene bleiben.

Das junge Cleantech-Unternehmen Heatrix, dessen Technologie seit Jahresbeginn 2026 patentiert ist, vertreibt die eigene Lösung über die Kooperation mit Ofenbauern. Ebenfalls um die Gunst derjenigen, die grüne Hochtemperatur-Prozesswärme wollen, buhlt das Offenburger Cleantech-Unternehmen HyperHeat. Auch das Team um Frederick Lessmann bietet elektrische Lufterhitzer und will diese beim Remscheider Freiformschmiede-Spezialisten Dirostahl erproben.

Einen anderen Weg gehen Anbieter von Hochtemperatur-Wärmespeichern wie das Saarbrücker Unternehmen Kraftblock, das die Prozesswärme beim Stahlkonzern Tata Steel dekarbonisiert. Aus den USA drängen Firmen wie Rondo und Antora in den Markt, die thermische Energie in speziellen Ziegelsteinen speichern.

Die Ansätze unterscheiden sich im Detail, teilen aber die Logik: Günstiger werdender Wind- und Solarstrom wird in Hochtemperaturwärme umgewandelt und bei Bedarf gepuffert. So lässt sich die Schwankung der Erneuerbaren ausgleichen und ein Industrieprozess rund um die Uhr betreiben. Ein thermischer Speicher rechnet sich allerdings nicht überall, gerade kleinere Mittelstandsbetriebe haben oft weder Platz noch Bedarf dafür.

Wie anspruchsvoll das gerade im Stahl ist, zeigte sich Mitte Juni beim Future Cleantech Festival, das die Remscheider Denkfabrik Future Cleantech Architects ausrichtet. Bei einem Besuch bei Dirostahl wurde deutlich: Dort läuft zwar vieles bereits elektrisch, doch große Öfen erhitzen die Stahl-Werkstücke weiter mit Gas auf über 1.200 Grad. Die Dekarbonisierung sei dort mehr als der Tausch eines Brenners, nötig seien dort bezahlbarer grüner Strom, thermische Speicher und der passende Netzausbau, so der Tenor.

Für Industrieentscheider zählt am Ende die Rechnung, und die hängt am Strompreis. Elektrizität ist im Schnitt zwei- bis dreimal so teuer wie Gas, rechnet Future Cleantech Architects in einer Studie vor.

Entscheidend bleiben zudem der Zugang zu günstigem Grünstrom und eine ausreichend dimensionierte Netzanschlussleistung. Wer einen Vier-Megawatt-Gasofen betreibt, braucht auch einen Stromanschluss in dieser Größenordnung. Als geeigneter Kandidat gilt für die Technologie von Heatrix ein Ofen zwischen zwei und fünf Megawatt mit vielen kleinen, schrittweise ersetzbaren Brennern, idealerweise bei einem Betrieb mit eigener Photovoltaik.

Strom statt Wasserstoff

Die direkte Elektrifizierung steht in Konkurrenz zur Idee, fossile Brenner auf Wasserstoff umzustellen. Energetisch spricht vieles für den Strompfad: Während der Umweg über Wasserstoff samt Verbrennung nur etwa die Hälfte der eingesetzten Energie nutzt, erreichen elektrische Systeme nach Branchenangaben deutlich höhere Wirkungsgrade bis über 90 Prozent. Hinzu kommt, dass grüner Wasserstoff für viele Industriebetriebe schlicht nicht verfügbar ist.

Unabhängige Fachleute stützen das. Future Cleantech Architects hält Wasserstoff, Biomethan und CO₂-Abscheidung für Hochtemperaturwärme für keine nachhaltige Lösung, vor allem wegen geringer Verfügbarkeit und Ineffizienzen. Die Prozesse ließen sich dagegen mittelfristig weitgehend elektrifizieren, und das sei zu großen Teilen keine Frage wissenschaftlicher Durchbrüche mehr.

Aus Sicht von Heatrix-Gründerin Wu fragt deshalb kaum ein Industriekunde aktiv nach Wasserstoff für die Prozesswärme. Sinnvoll bleibe das Molekül vor allem dort, wo es keine Alternative gibt, etwa in der Chemie oder bei Flugkraftstoffen. Für das schlichte Erzeugen von Hitze sei die direkte Nutzung von Strom der naheliegendere Weg.

Was die Industrie daraus lernen kann

Reif für den Massenmarkt ist die Technik noch nicht. Die Finanzierung ist anspruchsvoll, der Investitionsappetit für Klimatechnologien hat sich abgekühlt, und die ersten Anlagen laufen im Pilotmaßstab. Heatrix selbst skaliert seinen Prototyp gerade auf ein stillgelegtes Kohlekraftwerk in Bremen-Hastedt, gemeinsam mit den dortigen Stadtwerken.

Für die energieintensive Industrie ist die Botschaft dennoch konkret: Es gibt erste, real laufende Retrofit-Lösungen, mit denen sich Gasbrenner schrittweise und risikoarm durch Strom ersetzen lassen. Dass bei Heatrix trotz nahezu fehlendem Vertrieb regelmäßig Anfragen aus der Industrie eingehen, deutet darauf hin, dass die Nachfrage wächst.

Voraussetzung bleiben günstiger Strom und politische Planbarkeit. Future Cleantech Architects nennt zudem faire Netzentgelte und schnellere Netzanschlüsse für flexible Verbraucher als Hebel, damit aus Pilotprojekten Serienaufträge werden.

Im Jacobi-Werk soll der erste XXL-Föhn ab Ende des Jahres bei der Ziegelproduktion helfen, vorerst mit den alten Gasbrennern als Rückfallebene. In den kommenden Monaten wird sich zeigen, wie gut das System im Dauerbetrieb funktioniert und wie schnell die Gasbrenner weichen können.

QUELLEN