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L A S T E N H E F T

AP 1.2 / 1.3 / 1.5 / 2.4

Machbarkeitsstudie (Pre-FEED)

einer aminbasierten CO -Wäsche, Elektrolyse und

2

Methanisierungsanlage

I

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Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung ....................................................................................................................... 1

1.1 Ziel des Dokuments ................................................................................................. 1

1.2 Zweck der Beauftragung ......................................................................................... 1

1.3 Anforderungen an den Unterauftragnehmer ............................................................ 2

1.4 Geltungsbereich des Lastenhefts ............................................................................ 2

1.5 Zielgruppe des Dokuments ...................................................................................... 3

2 Projekt- und Arbeitspaketkontext .................................................................................... 4

2.1 Gesamtziele des Förderprojekts .............................................................................. 4

2.2 Rolle und Bedeutung des Arbeitspakets für den Projekterfolg ................................. 4

2.3 Schnittstellen zu anderen Arbeitspaketen ................................................................ 4

3 Ausgangssituation .......................................................................................................... 6

3.1 Beschreibung des IST-Zustands ............................................................................. 6

3.2 Standort der Anlage und detaillierte Standortbedingungen/-verhältnisse ................. 9

4 Leistungsbeschreibung für Unteraufträge ......................................................................11

4.1 Umfang der auszulagernden Leistungen ................................................................11

4.2 Abgrenzung zu internen Projektleistungen .............................................................12

4.3 Erwartete Ergebnisse und Deliverables ..................................................................13

4.4 Optionale Liefergegenstände .................................................................................16

4.5 Zeitliche und qualitative Vorgaben ..........................................................................18

4.6 Sonstige Vorgaben .................................................................................................18

5 Governance und Steuerung ..........................................................................................19

5.1 Rollen und Verantwortlichkeiten .............................................................................19

5.2 Qualitätssicherung und Reporting ..........................................................................19

5.3 Angebotserstellung.................................................................................................19

II

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1 Einleitung

1.1 Ziel des Dokuments

Das vorliegende Dokument dient der detaillierten Spezifikation aller technischen und

organisatorischen Anforderungen, die im Rahmen der Erbringung einer Machbarkeitsstudie

(Arbeitspakete 1.2, 1.3, 1.5 und 2.4) für einen Anlagenkomplex zur CO -Wäsche, 2

Methanisierung und Elektrolyse anfallen. Ziel ist es, potenziellen Unterauftragnehmern eine

hinreichend präzise Grundlage für die Erstellung eines fachlich fundierten und wirtschaftlich

belastbaren Angebots zu bieten. Im Rahmen des Gesamtvorhabens CO2DCC, welches durch

den Projektträger Jülich begleitet wird, bildet dieses Lastenheft die verbindliche Basis für den

anschließenden Bietervergleich sowie die objektive Bewertung der eingereichten Vorschläge.

Darüber hinaus dient das Dokument nach erfolgter Beauftragung als definierter

Leistungsumfang für die vertragliche Umsetzung und stellt sicher, dass die Projektergebnisse

den hohen Qualitätsstandards für eine spätere industrielle Skalierung im Gießereisektor

entsprechen. Der Fokus der geforderten Leistungen liegt dabei auf einer validen Auslegung

der Prozessketten, der energetischen Integration in die bestehende Infrastruktur sowie einer

belastbaren Schätzung der Investitions- und Betriebskosten, um die Entscheidungsgrundlage

für nachfolgende Projektphasen abzusichern.

1.2 Zweck der Beauftragung

Der wesentliche Zweck dieser Beauftragung ist die Erstellung einer fundierten

Machbarkeitsstudie, welches die technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit eines

industriellen Anlagenkomplexes zur CO -Wäsche, Methanisierung und Elektrolyse im Kontext 2

der Gießereiindustrie nachweist. Der Fokus der Arbeiten liegt auf der detaillierten Darstellung

des prozesstechnischen Umfangs einer industriellen Vollanlage, die als Greenfield-Projekt auf

einer bereits zur Verfügung stehenden Fläche geplant werden soll. Durch die Ausarbeitung

einer belastbaren Kostenindikation mit einer Genauigkeit von +/- 30 % soll eine verlässliche

Entscheidungsgrundlage für die darauffolgenden Projektphasen und die finale

Investitionsentscheidung geschaffen werden.

Ein Kernaspekt der Beauftragung ist die ganzheitliche Betrachtung des Anlagenkomplexes als

integriertes System. Während die externe Abwärmenutzung innerhalb der bestehenden

Gießereiprozesse explizit nicht Gegenstand dieser Untersuchung ist, liegt das

Hauptaugenmerk auf der Identifikation und prozesstechnischen Umsetzung von internen

Synergieeffekten innerhalb des neuen Anlagenverbunds. Ziel ist es, die Stoff- und

Energieströme zwischen Elektrolyse, CO -Abscheidung und Methanisierung optimal 2

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aufeinander abzustimmen. Da das Gesamtvorhaben als Leuchtturmprojekt konzipiert ist, wird

eine Planung erwartet, die höchste Standards an technologische Reife und Effizienz erfüllt.

Die Berücksichtigung von Genehmigungsaspekten im Rahmen der Machbarkeitsstudie wird

als vorteilhaft angesehen, ist jedoch zum jetzigen Zeitpunkt keine zwingende Voraussetzung

für die Erfüllung des Arbeitspakets.

1.3 Anforderungen an den Unterauftragnehmer

Der zu beauftragende Unterauftragnehmer muss eine einschlägige Expertise in der Planung

und Projektierung von verfahrenstechnischen Anlagen, idealerweise in den Bereichen der

Gasaufbereitung, Wasserstofftechnologie oder chemischen Synthese, nachweisen. Da es sich

um die Planung einer industriellen Vollanlage handelt, wird eine nachgewiesene Erfahrung in

der Durchführung von Basic-Engineering-Projekten sowie in der Erstellung von belastbaren

Kostenschätzungen für komplexe Greenfield-Projekte vorausgesetzt. Um eine reibungslose

Kommunikation mit dem Projektträger Jülich und die Einhaltung nationaler technischer

Normen und Sicherheitsstandards zu gewährleisten, ist eine ausgeprägte Kenntnis des

deutschen Rechts- und Normenrahmens erforderlich. In diesem Zusammenhang wird es als

vorteilhaft bewertet, wenn das beauftragte Unternehmen über einen operativen Sitz in

Deutschland verfügt und die Projektsprache Deutsch beherrscht, um kurze Abstimmungswege

und eine effiziente Koordination vor Ort sicherzustellen. Des Weiteren wird erwartet, dass der

Auftragnehmer in der Lage ist, die prozesstechnischen Synergien der Einzelkomponenten

methodisch zu erschließen und diese in einer transparenten Dokumentation aufzubereiten.

1.4 Geltungsbereich des Lastenhefts

Der Geltungsbereich dieses Lastenhefts umfasst die gesamte verfahrenstechnische Planung

der Machbarkeitsstudie für den definierten Anlagenkomplex, beginnend bei der Schnittstelle

zur Rohgasentnahme der Gießerei nach dem Rekuperator und der

Wasser-/Strombereitstellung bis hin zur Darstellung des synthetischen Methans. Räumlich

erstreckt sich der Geltungsbereich auf die für das Greenfield-Projekt vorgesehenen Flächen;

die bestehende Infrastruktur der Gießerei ist nur insoweit betroffen, als sie als Quellen- oder

Einspeisepunkt für die Medienströme dient. Inhaltlich sind alle Leistungen abgedeckt, die zur

Erreichung einer Kostenindikation von +/- 30 % und zur prozesstechnischen Auslegung der

Hauptkomponenten (Elektrolyse, CO -Wäsche, Methanisierung) sowie deren systemischer 2

Verknüpfung erforderlich sind. Explizit nicht zum Geltungsbereich gehören die detaillierte

Untersuchung der Abwärmenutzung innerhalb der Gießereiprozesse sowie die Durchführung

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formaler Genehmigungsverfahren nach BImSchG. Das Lastenheft bildet die exklusive

Grundlage für die Bewertung der Angebote und definiert den verbindlichen Rahmen für alle im

Rahmen des Arbeitspakets zu erbringenden Ingenieursdienstleistungen.

1.5 Zielgruppe des Dokuments

Dieses Lastenheft richtet sich primär an qualifizierte Ingenieurdienstleister, Anlagenbauer und

Technologieanbieter, die über die notwendige Expertise in der Projektierung komplexer,

sektorenübergreifender Industrieanlagen verfügen. Innerhalb der adressierten Unternehmen

dient das Dokument als fachliche Grundlage für die zuständigen Projektleiter,

Verfahrensingenieure und Kalkulatoren zur Erstellung eines detaillierten Angebots. Da das

Projekt die Integration verschiedener Technologiefelder wie Elektrolyse und chemische

Synthese umfasst, setzt das Dokument auf Seiten der Leserschaft ein tiefgreifendes

Verständnis für prozesstechnische Zusammenhänge, thermodynamische Modellierung sowie

die wirtschaftliche Bewertung von Industrieanlagen voraus. Darüber hinaus dient es den

Entscheidungsträgern der Bieter als Referenzrahmen für die Bewertung der eigenen

Leistungsfähigkeit im Hinblick auf die Anforderungen des Projektträgers Jülich.

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2 Projekt- und Arbeitspaketkontext

2.1 Gesamtziele des Förderprojekts

Die in diesem Lastenheft beschriebenen Arbeitspakete sind Bestandteil des übergeordneten

Forschungs- und Entwicklungsvorhabens CO2DCC zur Dekarbonisierung industrieller

Prozesse in der Gießereiindustrie. Das Gesamtprojekt CO2DCC verfolgt das Ziel, durch die

Kopplung von CO -Abscheidung, Wasserstofferzeugung und Methanisierung sowie 2

anschließender Pyrolyse des synthetischen Methans einen geschlossenen

Kohlenstoffkreislauf zu demonstrieren. Innerhalb der Projektstruktur bildet die hier

ausgeschriebene Machbarkeitsstudie das fundamentale Arbeitspaket, um die theoretischen

Konzepte in eine industriell umsetzbare Anlagenplanung zu überführen. Die Ergebnisse dieses

Arbeitspakets sind wiederum die Voraussetzung für nachfolgende Projektschritte, wie die

detaillierte technische Auslegung und die finale Bewertung der Wirtschaftlichkeit des

Gesamtkonzepts. Der Unterauftragnehmer agiert somit an einer zentralen Schnittstelle, deren

Ergebnisse maßgeblich den Erfolg der nachfolgenden Realisierungsphasen beeinflussen.

2.2 Rolle und Bedeutung des Arbeitspakets für den Projekterfolg

Die erfolgreiche Durchführung die hier beschriebene Machbarkeitsstudie nimmt eine

Schlüsselrolle für das Erreichen der übergeordneten Projektziele ein. Als initiale

Planungsphase bildet es die notwendige Brücke zwischen der theoretischen Konzeption und

der praktischen technischen Umsetzung. Die Bedeutung des Arbeitspakets manifestiert sich

insbesondere in der Risikominimierung für das Gesamtvorhaben: Durch die frühzeitige

Identifikation prozesstechnischer Synergien sowie einer präzisen Kostenindikation werden die

wirtschaftlichen und technischen Leitplanken für die Realisierbarkeit des Konzepts dargestellt.

Eine qualitativ hochwertige Machbarkeitsstudie stellt sicher, dass die angestrebte

Systemintegration von CO -Wäsche, Elektrolyse und Methanisierung nicht nur als 2

Einzeltechnologien, sondern als effizienter Anlagenverbund funktioniert. Damit fungiert dieses

Arbeitspaket als „Enabler“ für die angestrebte Leuchtturmwirkung des Projekts; nur eine valide

und industriell skalierbare Planung ermöglicht den Nachweis der Übertragbarkeit auf andere

Sektoren und sichert somit die langfristige Relevanz der Projektergebnisse für die

Dekarbonisierung der Industrie.

2.3 Schnittstellen zu anderen Arbeitspaketen

Die Machbarkeitsstudie ist eng mit der Gesamtstruktur des Forschungsvorhabens verzahnt

und liefert essenzielle Eingangsdaten für angrenzende Arbeitspakete. Eine zentrale

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Schnittstelle besteht zur Auslegung einer nachgeschalteten Methanpyrolyse: Die im Rahmen

dieses Arbeitspakets ermittelten Spezifikationen und Mengengerüste des erzeugten

synthetischen Methans dienen als direkte Planungsgrundlage für die thermochemische

Spaltung im Flüssigmetallreaktor des KIT (AP 2.1-2.3).

Darüber hinaus fungieren die technischen Kennwerte und Lastprofile des Elektrolyseurs als

Entscheidungsgrundlage für die Strategie der dezentralen Wasserstoffnutzung und deren

netzdienliche Einbindung (AP 2.5). Die im Rahmen des Engineerings erarbeiteten detaillierten

Stoff- und Energiebilanzen sowie die finalen Kostenbilanzen (CAPEX/OPEX) bilden zudem

das fundamentale Datengerüst für die übergreifende Bewertung der Wirtschaftlichkeit und der

Umweltverträglichkeit (AP 4). Diese Daten fließen unmittelbar in die Analyse des Direct Carbon

Reuse (DCR) ein und ermöglichen eine valide ökologische Bilanzierung sowie die Berechnung

der CO -Vermeidungskosten für den gesamten Anlagenkomplex und das hergestellte Direct 2

Circular Carbon (DCC).

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3 Ausgangssituation

3.1 Beschreibung des IST-Zustands

Die Eisenwerk Brühl GmbH stellt an ihrem Standort in Brühl seit mehr als 80 Jahren Zylinder-

kurbelgehäuse und Zylinderköpfe aus Gusseisen für die Automobilindustrie her. Die

genehmigte Kapazität an gutem Guss beträgt 330.000 t/a.

Als Hauptschmelzaggregat zur Herstellung des Gusseisens wird ein Kupolofen verwendet, in

welchem Eisen aus Schrotten und anderen Kreislaufquellen aufgeschmolzen und aufgekohlt

wird. Der Kupolofen zeichnet sich hierbei auf Grund seiner verfahrenstechnischen Flexibilität

im Bezug auf die Ausgangsmaterialien aus. Im Hinblick auf zukünftige Entwickelungen im

Bereich der Stahlindustrie, insbesondere dem Direkt-Reduktions-Verfahren, plant die

Eisenwerk Brühl GmbH den Kupolofen als Hauptschmelzaggregat beizubehalten.

Der Kupolofen der Eisenwerk Brühl GmbH wird in einem Wochenrhythmus betrieben.

Innerhalb der Woche (Montag bis Freitag) befindet sich dieser in Betrieb. Samstag morgens

(0 Uhr bis 4 Uhr) wird der Ofen zu Wartungszwecken heruntergefahren und Sonntag abends

(20 Uhr bis 24 Uhr) wieder hochgefahren. Des Weiteren existieren längere Stillstandzeiten in

den Betriebsferien (3 Wochen, August) sowie zum Jahreswechsel (3 Wochen,

Dezember/Januar).

Das Gichtgas des Kupolofens weißt signifikante Mengen an CO sowie CO auf, wobei die 2

exakte Zusammensetzung sowie der Volumenstrom des Gichtgases abhängig vom

Betriebszustand des Kupolofens ist. Im Ruhebetrieb weißt das Gichtgas einen Volumenstrom

von ca. 10.000 Nm³/h mit einem CO Gehalt von 0,5 Vol.-% und einem CO Gehalt von 1 Vol.-% 2

auf. Im Höchstleistungsbetrieb des Kupolofens steigt der Volumenstrom des Gichtgases auf

ca. 35.000 Nm³/h mit einem CO Gehalt von 30 Vol.-% und einem CO Gehalt von 2

ca. 10 Vol.-%.

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Betriebszustände des Kupolofens 2022

300.000

244.242 250.000

] 250.000 a / n im 200.000 [ d n a 150.000 t s u z s b e 100.000 ir t e B 50.000

0

0 Stillstand Ruhebetrieb Teillastbetrieb Höchstleistungsbetrieb [<100 Nm³/h] [100-13.000 Nm³/h] [13.000-30.000 Nm³/h] [>30.000 Nm³/h]

Abbildung 1 Statistische Auswertung der Betriebszustände des Kupolofens für das Jahr 2022.

Die statistische Auswertung der Betriebszustände des Kupolofens aus dem Jahr 2022

(Abbildung 1) zeigt, dass der Höchstleistungsbetrieb den vorherrschenden Betriebszustand

darstellt, gefolgt vom Stillstand und Ruhebetrieb. Der Betriebszustand Teillastbetrieb bestand

im Jahr 2022 ausschließlich in Form von Rampen zum Wechsel zwischen Ruhe- und

Höchstleistungsbetrieb.

Die Abgase des Kupolofens beinhalten neben gasförmigen Komponenten wie CO und CO 2

signifikante Mengen an Stäuben. Um diese Stäube aus dem Gichtgasstrom zu entfernen, wird

das Gichtgas nach Verlassen des Kupolofens in eine Nasswäsche geleitet. In dieser wird das

Roh-Gichtgas im Gegenstrom mit Wasser entstaubt und im Anschluss getrocknet. Das von

Stäuben befreite Gichtgas wird im Anschluss getrocknet und zur thermischen

Nachverbrennung (Rekuperator) geleitet.

Neben dem Gichtgas des Kupolofens werden aktuell die Abgase der Formbandanlage 3

(FAB 3) in den Rekuperator zur thermischen Nachbehandlung geleitet. Die Abgase der FAB 3

stammen dabei aus der kontinuierlichen Absaugung der Formbandanlage und enthalten

neben der Umgebungsluft diverse organische Verbindungen sowie geringe Mengen an CO

und CO . Interne Messungen haben hier einen Volumenstrom von durchschnittlich 2

35.000 Nm³/h ergeben. Ab dem Jahr 2027 sollen die Abgase der FAB 3 in eine neue

thermische Nachverbrennung (TNV) geleitet werden.

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Abbildung 2 Abgasstrecke des Gichtgases nach dem Kupolofen. Leitung des Abgases vom Kupolofen in die Nasswäsche und anschließend zur thermischen Nachverbrennung (Rekuperator).

Mittels zweier Erdgasbrenner (Gesamtleistung 14 MW) werden die organischen Verbindungen

sowie das im Gichtgas enthaltene CO unter Beimischung von Luft oxidiert. Das

nachverbrannte Gichtgas wird letztlich über einen Kamin in die Atmosphäre abgegeben, wobei

dieses eine Temperatur von 700 °C besitzt. Der Volumenstrom des Rauchgases aus dem

Kamin des Rekuperators hängt dabei von dem Betriebszustand des Ofens ab. Im

Höchstleistungsbetrieb des Kupolofens ergibt sich somit ein mittlerer Volumenstrom von

70.000 Nm³/h.

Die Berichte zu den Emissionsmessungen des Rekuperators zeigen, dass die

CO -Konzentration im Rauchgas des Rekuperators stark schwankt (siehe Messbericht 2

Anhang). Dies deckt sich mit den Betriebszuständen des Kupolofens. Ebenso zeigen die

Messungen signifikante Mengen an Schwefeldioxid (SO ) sowie nitrosen Gasen (NO ). Die 2 x

Konzentrationen an SO lagen hierbei im Mittel bei 20,6 mg/Nm³ mit einem Maximalwert von 2

38,6 mg/Nm³. Für nitrose Gase (gemessen als NO ) wurden mittlere Konzentrationen von 2

39,9 mg/Nm³ mit Spitzenwerten von 63,2 mg/Nm³ gemessen.

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3.2 Standort der Anlage und detaillierte Standortbedingungen/-verhältnisse

Der Standort des Werkes befindet sich am nördlichen Stadtrand von Brühl an der Kölnstraße,

Gemarkung Vochem, Flur 2 auf weitgehend ebener Fläche. Die Verkehrsanbindung erfolgt

über die nahegelegenen Autobahnen „A 555 und A 553“.

Die Umgebungsnutzung des Werkes stellt sich wie folgt dar:

• Norden: Weitestgehend landwirtschaftliche Nutzung • Osten: Weitestgehend landwirtschaftliche Nutzung, in südöstlicher Richtung Industrielle und gewerbliche Nutzung

• Süden: Industrielle und gewerbliche Nutzung • Westen: Industrielle und gewerbliche Nutzung

Die nächste geschlossene Wohnbebauung von Brühl beginnt in 500 m Entfernung südlich des

Werkes. Die nächst gelegenen Wohnhäuser liegen südwestlich, nahe der Werksgrenze, an

der Rondorfer Straße.

Abbildung 3 Kartenausschnitt Köln und Brühl. Abbildung 4 Flurkarte Eisenwerk Brühl und Eisenwerk Brühl rot markiert. Umgebung. Rot: Geplante Fläche Projekt.

Für den Standortbereich des Werkes weist der Bebauungsplan „Bauzonen“ der Stadt Brühl

vom 18.12.1964 rechtskräftig Industriegebiet (GI - III) aus. Für das Betriebsgelände bestehen

keine Unterschutzstellungen wie Wasser-, Landschafts- oder Naturschutzgebiete, so dass von

daher keine Ausnahmeregelungen erforderlich sind. Die Eisenwerk Brühl GmbH besitzt eine

Vielzahl der Flurstücke in direkter Nachbarschaft zum Werksgelände. Alle Flurstücke sind

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derzeit als Industriegebiet deklariert. Die Gebiete nördlich und nord-östlich des Werksgeländes

werden aktuell landwirtschaftlich genutzt.

Für dieses Projekt ist das Flurstück 6827 vorgesehen (siehe Abbildung 4 rot markierte Fläche),

welches sich bereits im Besitz des Eisenwerk Brühl befindet.

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4 Leistungsbeschreibung für Unteraufträge

4.1 Umfang der auszulagernden Leistungen

Dieses Kapitel definiert die technischen Eckpunkte für die Auslegung der industriellen

Vollanlage. Das Engineering muss auf eine jährliche Betriebszeit der Gießerei von ca. 6.300

Stunden ausgelegt werden, was eine hohe Anlagenverfügbarkeit und robuste Prozessführung

voraussetzt. Die Betriebszeit des hier beschriebenen Anlagenkomplex kann von dem

Unterauftragnehmer frei angepasst und optimiert werden.

Die CO -Abscheidung soll aus dem Rauchgasstrom des Rekuperators erfolgen. Als 2

technologische Basis für die Machbarkeitsstudie ist auf Grund der Vorgaben im Projekt

zwingend eine Aminwäsche vorzusehen. Der Auftragnehmer soll hierbei die unterschiedlichen,

auf dem Markt verfügbaren Technologien untereinander vergleichen und eine Auswahl der

optimalen Technologie für den hier beschriebenen Anwendungsfall treffen. Diese Auswahl soll

dabei sowohl verfahrenstechnische als auch wirtschaftliche und ökologische Aspekte

berücksichtigen. Der Auftragnehmer muss sicherstellen, dass das Verfahren die

schwankenden CO -Konzentrationen im Rauchgas effizient verarbeiten kann. Ziel ist die 2

Bereitstellung eines CO -Stroms mit ausreichender Reinheit für die nachgeschaltete 2

Synthese, wobei die energetische Optimierung der Regeneration des Waschmittels im Fokus

steht. Ebenso sollen anhand der durch den Auftraggeber zur Verfügung gestellten

Messberichte des Rauchgasstroms notwendige Aufreinigungsschritte identifiziert und in den

Engineering Arbeiten betrachtet werden.

Zur Deckung des Wasserstoffbedarfs für den Gesamtprozess wurde in bisherigen

Berechnungen eine Elektrolyse mit einer installierten elektrischen Leistung von ca. 60 MW

geplant. Die elektrische Leistung kann hierbei angepasst und optimiert werden. Die Wahl der

spezifischen Elektrolyse-Technologie (z.B. PEM, AEL oder SOEC) ist dem

Unterauftragnehmer freigestellt und soll entweder im Angebot oder im Rahmen der

Machbarkeitsstudie technisch sowie wirtschaftlich und ökologisch begründet werden. Das

Engineering muss insbesondere die systemische Kopplung berücksichtigen: Neben dem

elektrolytisch erzeugten Wasserstoff ist der Rückstrom des Wasserstoffs aus der

nachgeschalteten Methanpyrolyse stofflich in die Bilanzierung der Methanisierung zu

integrieren. Die Elektrolyse muss entsprechend modular oder regelbar ausgelegt sein, um auf

diese internen Rückführungen reagieren zu können. Eine Aufreinigung des Wasserstoffs aus

der Methanpyrolyse ist nicht teil der hier beschriebenen Machbarkeitsstudie.

Für die Umsetzung von CO und Wasserstoff zu synthetischem Methan (SNG) ist ein 2

katalytisches Verfahren vorzusehen; biologische Ansätze sind nicht Gegenstand dieser

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Planung. Die Anlage muss so dimensioniert sein, dass sie sowohl den frisch erzeugten

Wasserstoff aus der Elektrolyse als auch den Rückführstrom aus der Pyrolyse stöchiometrisch

mit dem abgeschiedenen CO umsetzt. Ebenso muss eine Auswahl geeigneter Verfahren und 2

Katalysatoren getroffen werden, welche mit den voraussichtlichen stofflichen Eigenschaften

des abgetrennten CO2 vereinbar sind. Hier sind auch notwendige Reinigungsschritte zu

betrachten. Da die Methanisierung als Zulieferprozess für die Pyrolyse fungiert, ist eine

konstante Gasqualität des SNG sicherzustellen. Die benötigte Reinheit des synthetischen

Methans wird als Ergebnis aus den Untersuchungen des KIT ermittelt. Da diese

Untersuchungen erst im Laufe des Projekts durchgeführt werden, können zur Gasqualität

keine Vorgaben gemacht werden.

Der Auftragnehmer hat in der Machbarkeitsstudie die exotherme Wärmeführung so zu

gestalten, dass die entstehende Prozesswärme innerhalb des Anlagenkomplexes (z.B. zur

Unterstützung der Aminregeneration in der CO -Wäsche) synergetisch genutzt werden kann. 2

4.2 Abgrenzung zu internen Projektleistungen

Zur Sicherstellung einer effizienten Projektdurchführung und zur Vermeidung von

Redundanzen werden spezifische Leistungen durch das interne Projektteam des

Auftraggebers erbracht und sind somit nicht Bestandteil der durch den Unterauftragnehmer zu

erbringenden Machbarkeitsstudie. Die Bereitstellung der notwendigen Daten zur stofflichen

und physikalischen Zusammensetzung des Rauchgases (Input für die CO -Wäsche) erfolgt 2

durch den Auftraggeber nach Vergabe des Auftrags. Ebenso werden die für die Greenfield-

Planung vorgesehenen Katasterdaten, Grundstücksgrenzen und Bodengutachten als

Planungsgrundlage zur Verfügung gestellt.

Die übergeordnete Bewertung der ökologischen Gesamtwirkung (Life Cycle Assessment)

sowie die detaillierte wirtschaftliche Gesamtbetrachtung des Projektvorhabens verbleiben in

der Verantwortung des internen Projektteams; der Unterauftragnehmer ist in diesem

Zusammenhang lediglich zur Zulieferung der hierfür erforderlichen Stoffstrom- und

Kostenbilanzen verpflichtet. Des Weiteren ist die prozesstechnische Auslegung der

nachgeschalteten Methanpyrolyse explizit von der Beauftragung ausgenommen. Der

Unterauftragnehmer hat hierbei lediglich die definierte Übergabeschnittstelle (Gasqualität,

Druck, Temperatur) des synthetischen Methans zu berücksichtigen und den Rückstrom des

Wasserstoffs aus der Pyrolyse prozesstechnisch in die Bilanzierung aufzunehmen. Die

Koordination mit den zuständigen Genehmigungsbehörden sowie die finale Erstellung der

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Genehmigungsunterlagen nach BImSchG verbleiben ebenfalls beim Auftraggeber, sofern

keine gesonderten Unterstützungshonorare vereinbart wurden.

4.3 Erwartete Ergebnisse und Deliverables

Die im Rahmen des Arbeitspakets zu erstellende Machbarkeitsstudie muss in Form einer

lückenlosen technischen Dokumentation übergeben werden. Diese bildet die verbindliche

Grundlage für die spätere Bewertung der Wirtschaftlichkeit sowie für ein potenzielles Detail

Engineering. Die geforderten Liefergegenstände gliedern sich in folgende Fachbereiche:

Im Bereich der Verfahrenstechnik ist zu Beginn der Arbeiten eine Auswahl der optimalen

Technologien und Hersteller durchzuführen. Dabei sollen sowohl verfahrenstechnische, als

auch wirtschaftliche und ökologische Aspekte in die Auswahl mit einfließen. Nach der Auswahl

der Technologie soll die Erstellung des Prozessfließbild (PFD) als zentrales Dokument folgen.

Dieses wird durch eine detaillierte Prozessbeschreibung ergänzt, welche die gewählte

Verfahrenstechnik sowie die zugrunde liegenden Auslegungsgrundlagen (Basis of Design)

umfassend beschreibt. Zur prozesstechnischen Validierung des Anlagenkomplexes ist eine

Gesamt-Wärme-, Energie- und Massenbilanz für das System aus CO -Wäsche, Elektrolyse 2

und Methanisierung unter Berücksichtigung der Rückstromführung vorzulegen. Diese Massen

und Energiebilanzen beziehen sich dabei auf den stationären Betrieb während des

Höchstleistungsbetriebs der Anlage. Die Anlagen sollen des Weiteren in einer Weise

dimensioniert werden, dass Leistungsspitzen abgefangen werden können. Ebenso sind alle

notwendigen Pumpen, Kompressoren und Gebläse zu definieren. Darüber hinaus sind

Verzeichnisse zu den Abfällen und Emissionen (Scope 1 und 2) sowie eine detaillierte

Aufstellung der benötigten Betriebsmittel (Betriebsmittelverbrauchsliste) zu erarbeiten, wobei

hier auch ein erstes Logistikkonzept skizziert werden soll. Den Abschluss des

verfahrenstechnischen Teils bildet eine Hauptgeräteliste, in der alle wesentlichen

Komponenten der Anlage inklusive der Pumpen und Gebläse spezifiziert sind. Für den

gesamten Anlagenkomplex ist zudem ein Single Line Diagramm anzufertigen, in welchem alle

Verbraucher mit dem jeweiligen Stromverbrauch aufgelistet sind. Zu allen Hauptgeräten sind

ebenfalls die Datenblätter inkl. Zertifikaten anzufertigen bzw. zu übermitteln.

Darüber hinaus ist im Rahmen der Studie ein erstes Konzept für das Prozessleitsystem der

Anlage zu erarbeiten. Dieses soll insbesondere ein Konzept für das An- und Abfahren der

Anlage umfassen, einschließlich der Betriebszustände und der zugehörigen Steuerungslogik.

Auf Basis der spezifischen Anlagendaten ist zudem zu untersuchen, ob und in welchem

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Umfang Puffertanks zur Entkopplung der einzelnen Prozessstufen (CO -Wäsche, Elektrolyse, 2

Methanisierung) erforderlich sind.

Der Bereich der Anlagenplanung umfasst die räumliche Konzeption der Greenfield-Anlage.

Hierbei ist ein Aufstellungsplan (Plot Plan) zu erstellen, der die Anordnung der Anlagenteile

auf der vorgesehenen Fläche darstellt. Zur visuellen und räumlichen Konkretisierung wird

zudem ein Layoutplan in 3D-Ansicht gefordert, in dem die Hauptkomponenten in Blockform

dargestellt sind.

Zusätzlich zur technischen Auslegung der Anlage ist ein erster Terminplan für die EPC-

Projektabwicklung (Planung, Beschaffung und Bau) einzureichen. Dieser Zeitplan muss den

gesamten Zeitraum von der Vergabe über die Detailplanung bis hin zur Errichtung und

Inbetriebnahme der industriellen Vollanlage abbilden, um die zeitliche Realisierbarkeit des

Vorhabens zu dokumentieren. In diesem Zeitplan sollen ebenfalls Testläufe der Anlage

eingeplant sein. Ein zentraler Bestandteil ist die Erstellung einer Kostenschätzung mit einer

Genauigkeit von +/- 30 %, welche die Investitionskosten (CAPEX) und die Betriebskosten

(OPEX) detailliert aufschlüsselt. Neben den oben genannten Faktoren sind auch die

Personalkosten innerhalb der angegebenen Genauigkeit abzuschätzen.

Alle Liefergegenstände sind in der Tabelle 1 aufgelistet.

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Tabelle 1 Übersicht aller erwarteten Liefergegenstände (Deliverables):

Detailgrad in Anlehnung an AACE International Recommended Practice No. 18R-97:

Konzeptionell: Die Ausgereiftheit des Liefergegenstands befindet sich im Anfangsstadium. Die Entwicklung beschränkt sich in der Regel auf Skizzen, grobe Entwürfe oder ähnliche frühe Entwicklungsstadien.

Vorläufig: Die Ausgereiftheit des Liefergegenstands ist weit fortgeschritten. In der Regel wurden bereits zwischeneigene, funktionsübergreifende Überprüfungen durchgeführt. Die Entwicklung steht möglicherweise kurz vor dem Abschluss, abgesehen von den abschließenden Überprüfungen und Genehmigungen.

Ausgearbeitet: Die Ausgereiftheit des Liefergegenstands ist im Endstadium. Der Liefergegenstand wurde final geprüft und gilt für das Gesamtprojekt als abgeschlossen.

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4.4 Optionale Liefergegenstände

Die optionalen Liefergegenstände stellen Leistungen des Auftragnehmers dar, welche nicht

zwingend erforderlich sind, jedoch für die Umsetzung des Projekts einen signifikanten

Mehrwert liefern. Ebenso wie die zwingend erforderlichen Liefergegenstände können auch die

optionalen Liefergegenstände in die unterschiedlichen Fachbereiche unterteilt werden.

Ein wesentlicher Bestandteil der optionalen Liefergegenstände ist die Schnittstellenanalyse

(Interface Management). Hierbei kann der Auftragnehmer die physikalischen und

steuerungstechnischen Übergabepunkte zwischen der Elektrolyse, der CO2-Wäsche und der

Methanisierung sowie die Anbindung an die Bestandsinfrastruktur detailliert definieren und in

einer fachübergreifenden Matrix dokumentieren. Ergänzend dazu kann ein R&I-Fließschema

des Anlagenkomplex erstellt werden. Ebenso kann ein erstes Genehmigungsassessment

durchgeführt werden, welches die Identifikation wichtiger Dokumente, Gutachten und

Sachverständigenprüfungen umfasst. Des Weiteren kann eine Analyse der Scope 3

Emissionen des Anlagenkomplex als optionaler Liefergegenstand durchgeführt werden. Dabei

kann auch die erste Auslegung eines dezentralisierten Kühlkonzepts durchgeführt werden.

Im Bereich der Infrastrukturplanung kann der Auftragnehmer das Engineering für die benötigte

Rohrbrücke zwischen der thermischen Nachverbrennung (Rekuperator) durchführen. Diese

besteht aus der statischen Vorbemessung, der Lastenermittlung und der Layoutplanung.

Parallel dazu kann die technische Auslegung von Pufferspeichersystemen für CO , 2

Wasserstoff und synthetisches Methan als Option angeboten werden, um eine

prozesstechnische Entkopplung der Teilanlagen und eine Glättung von Lastschwankungen zu

gewährleisten. Des Weiteren kann die Planung und Auslegung einer Aufbereitungsanlage für

das in der Elektrolyse benötigte Prozesswasser vom Auftragnehmer durchgeführt werden.

Für die bautechnische Integration ist der Bereich Civil Engineering als Zusatzleistung

auszuweisen. Dies umfasst die Erstellung von Lastplänen für die Fundamentierung, die

Planung von Bodenplatten sowie die Entwässerungsplanung des Anlagenareals. Ebenso

sollen in dieser Zusatzleistung alle notwendigen Gebäude grob eingeplant werden.

Abschließend kann als optionaler Liefergegenstand die Erarbeitung der Grundlagen für HSE

(Health, Safety & Environment) angeboten werden. Hierbei ist eine erste sicherheitstechnische

Bewertung in Form einer HAZOP-Studie (PAAG) durchzuführen, ein vorläufiges

Explosionsschutzdokument zu erstellen und die notwendigen Brandschutz- sowie

Medienkonzepte für den sicheren Betrieb der Gesamtanlage zu definieren. Da für die

Durchführung der HAZOP-Studie und Erstellung der genannten Dokumente ein R&I-

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Fließschema zwingend erforderlich ist, kann dieser optionale Liefergegenstand nur in

Kombination mit der Erstellung des R&I-Fließschemas angeboten werden.

Alle optionalen Liefergegenstände sind in der Tabelle 2 aufgelistet.

Tabelle 2 Übersicht aller optionalen Liefergegenstände. Definition der Detailtiefe in Abschnitt 4.3:

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4.5 Zeitliche und qualitative Vorgaben

Die zeitliche Abfolge der Leistungen ist strikt an den strategischen Erfordernissen des

Gesamtprojekts ausgerichtet. Folgende Meilensteine sind für die Abwicklung des

Arbeitspakets verbindlich definiert:

• Meilenstein 1 (Projektstart): Konstituierende Sitzung und finale Festlegung der

Design-Basis (unmittelbar nach Beauftragung).

• Meilenstein 2 (Interim-Review): Vorlage der ersten Prozessfließbilder und

Stoffstrombilanzen zur Abstimmung mit den Schnittstellenpartnern (z. B. Pyrolyse-

Team).

• Meilenstein 3 (Übergabe Kostenschätzung): Übergabe der validierten

Kostenschätzung und der energetischen Kenndaten.

• Meilenstein 4 (Projektabschluss): Übergabe der vollständigen

Abschlussdokumentation der Machbarkeitsstudie.

Der detaillierte Terminplan ist vom Bieter im Rahmen des Angebots darzustellen und wird nach

Beauftragung zum verbindlichen Vertragsbestandteil.

4.6 Sonstige Vorgaben

Die hier beschriebenen Machbarkeitsstudien sind Teil des durch öffentliche Mittel finanzierten

Förderprojekts CO2DCC. Im Rahmen dieses Förderprojekts müssen Berichte zum

Projektfortschritt beim Projektträger Jülich eingereicht werden. Diese Berichte sind öffentlich

zugänglich. Der Auftragnehmer stimmt bei Annahme des Auftrags zu, dass Inhalte der

durchgeführten Machbarkeitsstudien im Rahmen dieser Berichte veröffentlicht werden. Die

genaue Abstimmung der Inhalte erfolgt in Absprache mit dem Auftraggeber.

Des Weiteren liegt der im Projekt zur Verfügung stehende Auftragswert für alle in diesem

Lastenheft angeforderten Liefergegenstände bei insgesamt 490.000 EUR. Als

Abschlagzahlungen sind 30 % des Auftragswert zum Projektstart (Meilenstein 1), 40 % nach

Erreichen des Meilensteins 2 und 30 % nach Fertigstellung aller Arbeiten (Meilenstein 4)

angesetzt.

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5 Governance und Steuerung

Um eine zielgerichtete Durchführung der Machbarkeitsstudie und eine effiziente

Kommunikation zwischen dem Auftraggeber und dem Unterauftragnehmer sicherzustellen,

wird eine schlanke und transparente Governance-Struktur etabliert.

5.1 Rollen und Verantwortlichkeiten

Die Steuerung des Arbeitspakets auf Seiten des Auftraggebers erfolgt durch ein zweiköpfiges

Kernteam mit klar definierten Rollen. Die operative Steuerung, die fachliche Abstimmung

sowie die tägliche Korrespondenz mit dem Unterauftragnehmer liegen in der Verantwortung

der Projektkoordination, für welche Herr Janik Siemers (janik.siemers@eb-bruehl.de) zur

Verfügung steht. Er fungiert als zentraler Ansprechpartner für alle inhaltlichen und terminlichen

Fragen, bereitet Entscheidungen vor und überwacht den Fortschritt der Liefergegenstände.

Die alleinige Entscheidungsbefugnis sowie die formale Freigabe von Projektphasen,

Budgetanpassungen und vertraglichen Meilensteinen liegen bei der Projektleitung. Die

Projektleitung übernimmt Herr Jan Radespiel (jan.radespiel@eb-bruehl.de).

Die Kommunikation im Bieterverfahren wird über die Thost Projektmanagement GmbH erfüllt.

5.2 Qualitätssicherung und Reporting

Zur Überwachung des Projektfortschritts und zur Klärung technischer Schnittstellen nach

Auftragsvergabe werden die folgenden Kommunikationsformate festgelegt.

In regelmäßigen Abständen (vorzugsweise zweiwöchentlich) findet eine Videokonferenz

zwischen der Projektkoordination und Projektleitung im Eisenwerk Brühl und dem Projektleiter

des Unterauftragnehmers statt. Ziel ist der Abgleich des aktuellen Status mit dem

EPC-Terminplan. Bei Fertigstellung der in Kapitel 4.3 definierten Deliverables erfolgt eine

formale Abnahme durch die Entscheidungsinstanz. Des Weiteren steht es dem

Unterauftragnehmer offen, die Projektkoordination bei fachlichen Rückfragen außerhalb der

hier definierten Termine zu kontaktieren.

5.3 Angebotserstellung

Das Angebot des Auftragnehmers ist auf Basis der im Lastenheft aufgeführten

Liefergegenstände zu kalkulieren. Die Liefergegenstände sind in die Kategorien erwartete und

optionale Liefergegenstände aufgeteilt. Die als „erwartet“ gekennzeichneten

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Liefergegenstände sind vom Auftragnehmer zwingend in sein Angebot aufzunehmen. Sie

bilden den Mindestlieferumfang des Auftrags und sind für die Bewertung des Angebots

verbindlich. Der Auftragnehmer hat für jeden erwarteten Liefergegenstand, den vorgesehenen

Inhalt und Detaillierungsgrad zu bestätigen oder abweichende Annahmen klar zu benennen

und den zugehörigen Aufwand (Personenstunden / Kosten) und Terminplan anzugeben. Ein

Verzicht auf erwartete Liefergegenstände ist im Angebot nicht zulässig. Abweichungen sind

als solche ausdrücklich zu kennzeichnen und zu begründen.

Die als „optional“ gekennzeichneten Liefergegenstände können vom Auftragnehmer frei

gewählt in sein Angebot aufgenommen werden. Der Auftragnehmer entscheidet selbstständig,

welche optionalen Liefergegenstände er anbietet und in welchem Umfang. Für jeden vom

Auftragnehmer gewählten optionalen Liefergegenstand sind separat eine Beschreibung des

Inhalts und des geplanten Detaillierungsgrads, der zugeordnete Aufwand (Personenstunden /

Kosten) sowie geplante Termine / Meilensteine anzugeben. Nicht gewählte optionale

Liefergegenstände sind im Angebot nicht zu berücksichtigen; ein implizites „Mitangebot“ ohne

explizite Nennung ist nicht zulässig. Inhaltlich werden diese Leistungen in der Bewertung des

Qualitätskriteriums “C – Gesamtkonzept“ berücksichtigt.

Der Auftragnehmer ist berechtigt, über die im Lastenheft aufgeführten optionalen

Liefergegenstände hinaus weitere Liefergegenstände als eigene Vorschläge anzubieten (z. B.

zusätzliche Studien, Analysen, Detailengineering-Pakete). Bei den zusätzlichen Vorschlägen

handelt es sich um „vom Auftragnehmer vorgeschlagene optionale Liefergegenstände“, sie

sind kurz zu beschreiben (Ziel, Inhalt, erwarteter Nutzen für den Auftraggeber) und mit einem

separaten Aufwand (Personenstunden / Kosten) und Terminplan anzugeben. Diese

zusätzlichen Vorschläge sind für den Auftraggeber nicht verpflichtend; sie dienen der

Erweiterung des Leistungsspektrums und der Optimierung des Projekts. Inhaltlich werden

diese Leistungen in der Bewertung des Qualitätskriteriums “C – Gesamtkonzept“

berücksichtigt.

Die Gesamtangebotssumme aller vom Auftragnehmer angebotenen „erwarten“, „optionalen“

und „zusätzlichen“ Liefergegenständen darf die Kostenobergrenze von 490.000 € nicht

überschreiten.

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Zur Wertung der Angebote wird dem Bieter ein Honorarformular zur Verfügung gestellt,

welches zwingend zur Angebotsabgabe zu nutzen und ausgefüllt einzureichen ist. Im

Angebotsformular kann auf das Gesamtkonzept verwiesen werden und andersherum. Ein

zusätzliches „eigenes“ Angebotsblatt ist nicht zulässig und wird nicht berücksichtigt. Fragen

sind vor Ablauf der Angebotsfrist schriftlich über die Bieterkommunikation der

Vergabeplattform zu klären.

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