Projekt HySand der FH Aachen: Klimaneutrale Prozesswärme für Trocknung von Quarzsand
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Aachen, den 23. März 2026.
“Wir wollen der erste CO2-freie Betrieb der Bergbaubranche in Deutschland werden”, sagt Bernhard Russel, Geschäftsführer der Nivelsteiner Sandwerke und Sandsteinbrüche GmbH. Zu diesem Zweck arbeitet das Herzogenrather Unternehmen eng mit Wissenschaftseinrichtungen der Region zusammen. Ein entscheidender Baustein ist die Quarzsandtrocknungsanlage, die im Rahmen des Verbundforschungsprojekts HySand mit klimaneutraler Prozesswärme betrieben werden soll. Ein Forschungspartner ist Prof. Dr. Uwe Feuerriegel vom Fachbereich Maschinenbau und Mechatronik der FH Aachen.
Prozesstemperatur von bis zu 800 Grad Celsius
Im Prinzip funktioniert die Anlage wie ein Wäschetrockner: Der noch feuchte Quarzsand wird in ein Drehrohr gefüllt, von der Stirnseite wird bis zu 800 Grad Celsius heiße Luft eingeblasen. Bei der Befüllung hat der Sand einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 Prozent, am Ende rieselt er mit 0,1 Prozent Wassergehalt aus der Anlage. Dieser sogenannte Drehrohrofen ist insgesamt rund 12 Meter lang und etwa vier Meter hoch, pro Stunde können 18 Tonnen Sand getrocknet werden.
Auf Tausende anderer Anlagen übertragbar
“Bislang wird die heiße Luft mit einem Ölbrenner erzeugt”, erläutert Prof. Feuerriegel. Im Rahmen des Verbundforschungsprojekts HySand soll dieser energieintensive Industrieprozess durch eine klimaneutrale Alternative ersetzt werden. Untersucht werden elektrische Power-to-Heat-Konzepte, wasserstoffbasierte Prozesswärme sowie thermische Energiespeicher; Ziel ist es, die Ansätze systematisch miteinander zu kombinieren. Am Ende soll ein technisch robuster und wirtschaftlich tragfähiger Prozess zur Bereitstellung klimaneutraler Hochtemperaturwärme stehen. Prof. Feuerriegel betont: “Im Prinzip kann man das Verfahren auf Tausende Industrieanlagen verschiedener Branchen übertragen.” Nach Schätzungen des Umweltbundesamts macht Wärme mehr als 50 Prozent des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs aus. Eine wichtige Rolle spielt dabei die sogenannte Prozesswärme – also die Energie, die in der Industrie für technische Verfahren wie Trocknung, Schmelzen oder Dampferzeugung verwendet wird.
Einsatz in der Gießereiindustrie
Ein großer Teil der Produkte des Herzogenrather Unternehmens findet Verwendung in der Gießereiindustrie. Hier wird besonders feiner und reiner Quarzsand benötigt. Nach der Förderung in den Tagebauen wird das Wasser-Sand-Gemisch aufbereitet, wobei das Material je nach Zusammensetzung und Körnigkeit “klassiert” wird. Weitere Einsatzzwecke für die Nivelsteiner Produkte sind Spiel- und Reitplätze, die Betonherstellung sowie chemische Produktionsprozesse. Die Unternehmensgeschichte reicht bis ins Jahr 1904 zurück. An gleicher Stelle wurden aber bereits zur Römerzeit Bodenschätze abgebaut, auch beim Aachener Dom wurden Steine aus dieser Gegend verbaut.
Enge Verzahnung mit der Praxis
Ein wesentliches Merkmal des Projekts HySand ist der Verbundcharakter: Wissenschaftliche Modellierung, Simulation und Methodikentwicklung werden eng mit der industriellen Anwendung verzahnt. So soll sichergestellt werden, dass die Konzepte sowohl theoretisch fundiert als auch praktisch umsetzbar sind. Die Nivelsteiner Sandwerke und Sandsteinbrüche GmbH in Herzogenrath stellt die industrielle Demonstrationsanlage, reale Betriebsdaten und die erneuerbare Energieinfrastruktur für die Umsetzung und Validierung der klimaneutralen Quarzsandtrocknung bereit. Das Projekt hat in der ersten Phase einen finanziellen Umfang von rund 600.000 Euro, 150.000 Euro entfallen auf die FH Aachen.
Lehre wird einbezogen
Für Uwe Feuerriegel ist das Projekt ein Musterbeispiel, wie praxisnahe Forschung und Lehre im Schulterschluss mit der Wirtschaft Früchte tragen kann. “Wir haben hier bereits einige Praxisprojekte und Bachelorarbeiten mit unseren Studierenden durchgeführt”, erzählt er. Regelmäßig bietet er das Fachkolloquium Energietechnik an. Bei der letzten Auflage im September 2025 diente die Anlage in Herzogenrath als Praxisbeispiel, das die Teilnehmenden – Studierende, Alumni und Firmenvertreter:innen – gemeinsam diskutierten. “Es ist mir ein persönliches Anliegen, in meinem Fachgebiet Thermische Energietechnik einen Beitrag zur Wärme- und Energiewende zu leisten”, betont er. Dazu tragen auch die Bücher zur Verfahrens- und Energietechnik bei, die er im Springer-Verlag veröffentlicht hat.
Projektpartner und Förderung
HySand ist Teil des Helmholtz-Clusters Wasserstoff HC-H2. Das Cluster trägt dazu bei, das Rheinische Revier zu einer Modellregion für eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft zu entwickeln. Das Institute for a sustainable Hydrogen Economy (IHE) des Forschungszentrums Jülich koordiniert die Aktivitäten des Clusters. Weitere beteiligte Partner sind die RWTH Aachen, die FH Aachen und die DTG GmbH Development & Technology aus Niederzier. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt fördert HySand mit 593.000 Euro. Die Ergebnisse der Vorstudie sollen Mitte 2027 vorliegen.
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