GreenBricks: Der E-Ziegel kommt
Konkret sollen mit GreenBricks erstens eine emissionsärmere Produktion möglich, zweitens weniger problematische Additive zur Porosierung beigemengt und drittes eine aufschlussreiche digitale Analyse geschaffen werden. Bislang ist es üblich, dass in der industriellen Ziegel- und grobkeramischen Industrie wie generell in energieintensiven Sektoren mit Erdgas oder anderen fossilen Energielieferanten befeuerte Hochtemperatur-Tunnelöfen zum Brennen der jeweiligen Produkte eingesetzt werden. Das Resultat sind logischerweise hohe CO2-Belastungen.
Gemeinsam mit dem AIT (Austrian Institute of Technology GmbH) entwickelte die Wienerberger AG und ihre Österreich GmbH einen Elektro-Ofen, um die Produktion merkbar ökologischer zu gestalten. Angesichts von mehr als 200 Niederlassungen in 28 Ländern ist die Emissionsreduktion für den österreichischen Traditionsbetrieb Wienerberger eine klare Zielvorgabe angesichts der ambitionierten Klimaziele.
Am Standort Uttendorf in Oberösterreich wurde deshalb im November 2024 der erste vollelektrische Tunnelofen Europas in Betrieb genommen. Damit soll die industrielle Ziegelproduktion in eine neue Ära geführt werden. Die Projektleitung haben Rene Pesendorfer von der Wienerberger AG und Gerhard Pichler von Wienerberger Österreich GmbH inne. Der Elektro-Ofen wird zudem über eine eigene PV-Anlage und mit Ökostrom betrieben. Wichtig bei der adaptierten Produktion ist, dass die hohe Qualität der Ziegel beibehalten bleibt. „Die Produktnormen und bauphysikalischen Anforderungen werden weiterhin voll erfüllt“, erklärt Pesendorfer. „Auch der Energieverbrauch ist durch den seit gut einem halben Jahr in Beobachtung stehenden E-Ofen gesunken, in etwa 30 Prozent weniger Energieeinsatz ist nötig, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.“ Eine imposante Zahl, wenn man sie entsprechend der industriellen Skalierung hochrechnet.
Signifikante Skalierung mit GreenBricks möglich
Was diesen Feldversuch auszeichnet, ist eben die Skalierung in einem für die Industrie relevanten Ausmaß. Pilotprojekte im Labormaßstab konnten bislang nicht die erforderlichen Mengen herstellen. Die Anlage in Uttendorf erreicht eine Produktionskapazität von 270 Tonnen Ziegel pro Tag, das ist eine für die Industrie ökonomisch verwendbare Masse. Denn schließlich kann ein internationaler Konzern nicht mit Kleinmengen reüssieren. „Der Elektroofen ist Teil unserer Dekarbonisierungsstrategie und soll als Blaupause für weitere Standorte dienen“, fasst Pesendorfer zusammen. Die Etablierung von E-Öfen benötigt ferner eine entsprechende Infrastruktur und ist abhängig von den jeweiligen Netzkapazitäten und der Stromverfügbarkeit. Das ist insofern bedeutungsvoll, weil bei großflächiger Umstellung der energieintensiven Industrie auf elektrische Versorgung auch die Herkunft des Stroms entscheidend ist. Schließlich will man auf nachwachsende oder eben unerschöpfliche Ressourcen wie zum Beispiel Solarenergie vertrauen.
Die Ausweitung des Anteils an E-Öfen ist bei Wienerberger ausdrücklich geplant – sowohl in Österreich als auch international. Dafür hat das Projekt GreenBricks bereits jetzt dieses angestrebte Ziel erreicht. Es hängt jedoch eben auch von Rahmenbedingungen wie der Stromversorgungssicherheit, aber auch den Energiekosten und den Fördermechanismen ab. Die volatilen Energiepreise der letzten Jahre sind für die Industrie bekanntlich herausfordernd. Für den Wechsel zu mit E-Öfen erzeugten Ziegeln ist Preisstabilität beim Energieeinsatz wichtig. Derzeit sammelt das Projektteam dazu Daten und analysiert diese mit den Projektpartnern. Es geht außerdem schon ein paar Schritte weiter hinsichtlich weiterer Energiequellen. „Parallel forschen wir an hybriden Lösungen und der schrittweisen Integration von Wasserstoff und Biogas“, verrät Pesendorfer.
Porosierung modernisieren
Seitdem 1961 der schwedische Ingenieur Sven Fernhoff das Verfahren zur Herstellung von porosierten Ziegeln erfand, sind diese sukzessive zum Standard der Industrie geworden. Nur so lässt sich dank der Luftporen und der darin eingefüllten Dämmstoffe eine adäquate Wärmeisolierung erzielen. Damit jedoch Poren im Ziegel entstehen, sind Additive erforderlich.
Das Problem bei manchen Porosierungsmitteln wie EPS-Kügelchen, Sägespänen oder Papierfasern sind die beim Brennvorgang freigesetzten Emissionen. Diese Luftporenbilder verbrennen vollständig in den Öfen. Die thermische Zersetzung setzt allerdings auch Emissionen frei. In manchen Fällen massive. Deshalb erfolgt eine zweite Stoßrichtung von GreenBricks auf der Materialebene. Es geht also um Tonmischungen, die sich beim Brennvorgang anders – sprich umweltfreundlicher – verhalten. „Wir arbeiten kontinuierlich an neuartigen Tonrezepturen, die durch gezielte mineralogische Zusammensetzung und natürliche Porenbildung die gewünschten bauphysikalischen Eigenschaften wie Wärmedämmung, Statik, Schall und Gewicht auch mit weniger oder gar ohne klassische Porosierungsmittel erreichen“, erläutert Pesendorfer.
Die ersten Entwicklungen dazu im Wienerberger-Labor in Hennersdorf sind vielversprechend, denn die CO2-Bilanz pro Ziegel wird ersten Daten zufolge markant verbessert und gleichzeitig bleiben Produktqualität und industrielle Herstellbarkeit gewahrt. Auch in diesem Fall ist die Produktion von den örtlichen Bedingungen abhängig. Denn die regional unterschiedlichen Rohstoffvorkommen und Produktionsbedingungen sind größer, als man meinen könnte. „Bekanntlich sind die Rezepturen unserer Ziegel immer von der Tonqualität – also fett oder mager – in unseren Werken abhängig“, skizziert Pesendorfer. „Damit sind wir angehalten, für jedes unserer Werke eigene Entwicklungen vorzunehmen.“
Zertifizierung im Visier
Die Nachweisbarkeit der ökologischen Produktion ist in der EPD festgehalten, der Environmental Product Declaration (Umwelt-Produktdeklaration). „Mit diesem Dokument werden die umweltrelevanten Eigenschaften unseres Porotherm Plan E in Form von neutralen und objektiven Daten abgebildet“, so Pesendorfer. Das „E“ in der Produkt- »
bezeichnung verweist auf die elektrifizierte Herstellung des Ziegels. Ende dieses Jahres liegt die finale EPD vor. Es braucht zwölf Monate Betrieb, um die erwünschten Daten erstellen zu können und damit die EPD zu erlangen. Die intern erhobenen EPDs werden von Hanna Schreiber aus dem Bundesumweltamt und von Florian Gschösser von der TU Innsbruck über die Bau EPD GmbH zertifiziert. Somit ist eine Transparenz von unabhängiger Seite garantiert.
Interessant ist selbstverständlich der faktenbasierte Nachweis der CO2-Reduktion. Dazu gibt es bereits CO2-Berechnungen. Beim aktuell umgesetzten Projekt in Nussdorf am Attersee, einer Reihenhausanlage, ist der neue Porotherm 25-38 Plan E-Ziegel, der seit März verkaufsfähig ist, zum Einsatz gekommen. Verglichen mit einem herkömmlich produzierten Ziegel wie Porotherm 25-38 sind allein bei der Ziegelproduktion fünf Tonnen CO2 eingespart worden, und das bei einer Außenwand mit 180 Quadratmetern. Diese abstrakte Größe lässt sich anhand vergleichbarer Energieaufwände leicht besser fassen. Besonders vielsagend ist ein Vergleich mit dem Pkw, denn 63.503 Kilometer Fahrten sind eine deutliche Größe.
Im Augenblick sind mehrere Projekte in Bau, deren „Proof of concept“ in naher Zukunft erwartet wird. Etwas länger wird es dauern, bis das dritte Vorhaben von GreenBricks griffige Resultate zeitigt: Der digitale Zwilling soll mittels CFD-Modellen (Computational Fluid Dynamics) durch Computersimulation evaluieren, ob die gewonnenen Erkenntnisse auch bei anderen Produkten der keramischen Industrie einsetzbar sind und diese ebenso mit elektrifizierten Chargen- und Durchlauföfen hergestellt werden können. Es wäre jedenfalls wünschenswert, wenn man beispielsweise beim Händewaschen ein richtig gutes Gefühl hat, in einem emissionsneutral produzierten Waschbecken saubere Finger zu bekommen.
