Einleitung: Die Industrialisierung der Direct-Air-Capture-Technologie durch Automatisierung
Die Zusammenarbeit zwischen Siemens und Ucaneo steht für einen klaren Wandel: DAC ist kein laborgetriebenes Nachhaltigkeitskonzept mehr, sondern ein industrieller Prozess, der klassische Automatisierungsdisziplin, modulare Engineering-Ansätze und digitale Replikationsstrategien erfordert.
Aus Engineering-Sicht liegt die entscheidende Transformation hier nicht in der CO₂-Abscheidechemie selbst, sondern in der Standardisierung der Steuerungsarchitektur, durch die eine validierte Anlage zum Bauplan für Hunderte zukünftiger Installationen werden kann.
Elektrochemische DAC: Von biologischen Systemen inspirierte Prozessauslegung
Ucaneos elektrochemisches Direct-Air-Capture-System ahmt einen lungenähnlichen Austauschmechanismus nach, entzieht der Umgebungsluft direkt CO₂ und liefert Reinheitsgrade von über 99,9 %.
Technisch besonders hervorzuheben ist die vollständige Elektrifizierung des Prozesses. Anders als thermische sorptionsmittelbasierte DAC-Systeme lässt sich dieser Ansatz auf natürliche Weise mit variabler erneuerbarer Energieversorgung kombinieren. Aus Automatisierungssicht entsteht dadurch ein hochdynamischer Betriebsbereich, in dem Steuerungssysteme kontinuierlich Folgendes optimieren müssen:
- Leistungs-Capture-Effizienz
- Reaktionsfähigkeit auf Netzsignale
- Stabilität der elektrochemischen Zellen
- Konstanz der CO₂-Reinheit bei schwankenden Lasten
Meiner Ansicht nach treffen hier klassische Prozessautomatisierung und eine durch den Energiemarkt gesteuerte Regelungslogik aufeinander – etwas, das traditionell eher in Energiesystemen als in Chemieanlagen zu finden ist.
Berliner First-of-a-Kind-Anlage: Vom Pilotprojekt zur industriellen Validierung
Die für Juli 2026 geplante Inbetriebnahme der Berliner Anlage markiert mit einer Kapazität von 150 Tonnen CO₂ pro Jahr die größte DAC-Installation Deutschlands.
Über die viel beachtete Kapazität hinaus liegt der eigentliche Engineering-Wert in der Validierung unter realen industriellen Rahmenbedingungen:
- Integration erneuerbarer Energiequellen
- Überprüfung des Wegs zur geologischen Speicherung
- Kontinuierlicher Betrieb bei variablen Strompreisen
- Zertifizierungsfähige CO₂-Produktströme
Eine wichtige Beobachtung ist, dass sich DAC-Anlagen zu „compliance-getriebenen Produktionsanlagen“ und nicht mehr nur zu reinen Prozessanlagen entwickeln. Dadurch ändern sich die Anforderungen an die Instrumentierung erheblich – Rückverfolgbarkeit, Redundanz und Prüfbarkeit werden ebenso wichtig wie der Durchsatz.
Siemens Xcelerator: Entwicklung einer replizierbaren Automatisierungsvorlage
Im Rahmen dieser Partnerschaft setzt Siemens sein Siemens-Xcelerator-Portfolio ein, um über alle Projektphasen hinweg ein standardisiertes Automatisierungsfundament zu schaffen.
Zu den wichtigsten Technologien gehören:
- Verteiltes Leitsystem SIMATIC PCS neo
- Fortschrittliche Prozesssimulationstools
- Validierung der Inbetriebnahme auf Basis eines digitalen Zwillings
- Integrierte Instrumentierungs- und Antriebssysteme
Aus Sicht des Systems Engineering ist die Entwicklung einer modularen Automatisierungsvorlage der wichtigste Fortschritt. Dadurch werden DAC-Anlagen faktisch zu wiederholbaren „Automatisierungsprodukten“ statt zu individuellen Engineering-Projekten.
Dies stellt einen grundlegenden Wandel in der EPC-Philosophie dar: Variabilität reduzieren, die Replikationsgeschwindigkeit erhöhen und das Inbetriebnahmerisiko durch einen simulationsorientierten Einsatz minimieren.
Strategie zur Hochskalierung: Von der Einzelanlage zu einem globalen Lizenzmodell
Ucaneos Roadmap sieht die Bereitstellung an mehreren Standorten durch lizenzierte Betreiber vor, mit dem langfristigen Ziel, bis 2035 jährlich bis zu einer halben Gigatonne CO₂ abzuscheiden.
Besonders interessant ist der Übergang zu einem „Automatisierung als Plattform“-Modell. Statt ausschließlich die Hardware zu skalieren, skaliert die Partnerschaft:
- Standardisierung der Steuerungslogik
- Digitale Betriebsvorlagen
- Frameworks zur Fernoptimierung
- Einheitliche Datenmodelle für den gesamten Lebenszyklus
Meiner Ansicht nach ist dies der einzig praktikable Weg, wie DAC den Gigatonnenmaßstab erreichen kann. Ohne eine umfassende Replikation der Automatisierung würde jede Anlage zu einem individuellen Engineering-Projekt werden und sowohl die Kostenprognostizierbarkeit als auch die Bereitstellungsgeschwindigkeit beeinträchtigen.
Engineering-Einblick: DAC als neue Klasse der Prozessindustrie
Als Automatisierungsingenieur sehe ich DAC als eine Verbindung aus chemischer Verfahrenstechnik, Leistungselektronik und digitaler Infrastruktur entstehen.
Drei strukturelle Veränderungen bestimmen diese Entwicklung:
- Prozessvariabilität wird zur Regel und nicht zur Ausnahme
- Softwaredefinierte Betriebsabläufe ersetzen statische Anlagenlogik
- CO₂ wird zu einem regulierten und handelbaren Industrieprodukt
Das Siemens-Ucaneo-Modell signalisiert eine übergeordnete Wahrheit der Branche: Die Abscheidung von CO₂ im großen Maßstab wird nicht allein durch Chemie erreicht, sondern durch die Industrialisierung von Steuerungssystemen, Datenarchitekturen und standardisierten Bereitstellungsprozessen.
In diesem Sinne besteht die eigentliche Innovation nicht nur darin, CO₂ abzuscheiden, sondern darin, jede zukünftige Anlage zu einer ausführbaren Kopie der ersten zu machen.
