Die Industrie soll zukünftig vermehrt CO₂-neutrale Gase als Energieträger einsetzen. Forschende entwickeln dazu ein innovatives Brennersystem, das sich im laufenden Betrieb an unterschiedliche Gase anpassen lässt. Damit ist BrEEGa das zweite Forschungsprojekt der Technologieoffensive Wasserstoff.

Im Zuge der Energiewende muss die Industrie künftig CO₂ einsparen. Eine Herausforderung ist das vor allem bei energieintensiven Prozessen, da diese oft noch auf fossile Energieträger wie Erdgas oder Kohle angewiesen sind. Eine Alternative könnten regenerativ hergestellte Gase wie grüner Wasserstoff oder Prozessgase sein. Herkömmliche Verbrennungsanlagen sind jedoch nur auf einen bestimmten Brennstoff ausgerichtet und können variierende Gase oder Gasgemische nicht verarbeiten.

Industrieprozesse deutlich emissionsärmer machen

Hier will das Team des Forschungsprojekts BrEEGa ansetzen und einen innovativen Brenner entwickeln. Dieser soll verschiedene, insbesondere erneuerbare Gase nutzen können und sich im laufenden Betrieb flexibel anpassen lassen. Durch eine optimale Strömungsführung, Flammenausbildung und Luftzufuhr verbraucht der Brenner deutlich weniger Energie als herkömmliche Systeme: Bezogen auf alle in Frage kommenden Anlagen in Deutschland, geht das Projektteam hier von jährlichen Einsparungen um rund 8.000 Gigawattstunden (GWh) aufwärts aus. Das entspricht der Energiemenge, die rund zwei Millionen Zweipersonenhaushalte in einem Jahr verbrauchen. Die Forschenden in BrEEGa haben zudem berechnet, dass Industrieunternehmen in Deutschland ihre CO₂-Emmissionen jährlich um rund 2,42 Millionen Tonnen senken könnten, wenn die innovativen Brenner für 30 Prozent der bereitgestellten Energie verwendet würden. Dies liegt zum einen an der gesteigerten Effizienz der Brennersysteme, zum anderen daran, dass mit ihnen vermehrt erneuerbare Gase anstatt Erdgas nutzbar sind.

Wasserstoff und erneuerbare Gase flexibel einsetzen

Die Besonderheit am innovativen Brennersystem aus BrEEGa wird sein, dass sich dieses im laufenden Betrieb flexibel an die verschiedenen Gase anpassen lässt. Ein Brenner, der verschiedene Gase als Energieträger nutzen kann, muss einer entscheidenden Herausforderung begegnen: 

Im Gegensatz zu herkömmlichen Brennern, die nur für einen bestimmten Brennstoff optimiert sind, könnten hiermit unterschiedliche regenerative Gase sowie Prozessgase aus der Industrie in ein und derselben Anlage genutzt werden. Die individuell abgestimmten Verhältnisse im Brenner sollen dazu führen, die Gase besonders effizient zu verbrennen und so Energie einzusparen. Als das zweite Forschungsprojekt der Technologieoffensive Wasserstoff betrachten die Forschenden in BrEEGa dabei insbesondere grünen Wasserstoff. (energieforschung.de berichtete bereits über das erste Forschungsprojekt in der Technologieoffensive Wasserstoff : OptiLBO)

Wasserstoff-Erdgas-Gemische schadstoffarm verbrennen

Das Projektteam arbeitet jedoch nicht nur daran, den innovativen Brenner technisch umsetzen zu können. Zusätzlich untersuchen die Forschenden, wie sich die alternativen Gase in Industrieöfen verhalten und wie Schadstoff-Grenzwerte eingehalten werden können.

Neben Wasserstoff, Ammoniak und Rohbiogas betrachten sie auch erneuerbar erzeugtes und im Gasnetz gespeichertes Methan sowie ausgewählte Prozessgase der Industrie. Das flexible Brennersystem soll ebenfalls in der Lage sein, ein Gemisch aus Erdgas und Wasserstoff schadstoffarm zu verbrennen. Somit könnte der Brenner auch mit einem steigenden Wasserstoffanteil im Erdgasnetz umgehen.

Im Forschungsprojekt BrEEGa arbeiten das Gas und Wärme-Institut Essen und der Industriebrenner-Hersteller Friedrich Ley als Projektpartner zusammen. (ks)