Flächenbrennersysteme werden in der Holzverarbeitung, der Baustoff-, Porzellan- und Lackierindustrie unter anderem für Trocknungs- und Nachverbrennungsprozesse verwendet. Diese Flächenbrenner werden zumeist mit Erd-, Propangas oder diversen Prozessgasen betrieben.
Um von den fossilen Energieträgern unabhängiger zu werden und den CO2-Ausstoß in diesen energieintensiven Industrieprozessen zu reduzieren, ist die Nutzung von sogenanntem Grünem Wasserstoff eine zukunftsorientierte Alternative. Allerdings ist das Verbrennungsverhalten von Wasserstoff ein signifikant anderes als das von üblichen gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Wasserstoff besitzt eine fünffach höhere laminare Brenngeschwindigkeit und deutlich höhere Flammentemperaturen als beispielsweise Erdgas. Eine verstärkte Stickoxidbildung ist die Folge. Will man dies verringern, in dem das Wasserstoff-Luft-Gemisch „abgemagert“ wird, kommt es jedoch aufgrund der starken Diffusionsneigung von Wasserstoff zu thermo-diffusiven Instabilitäten.
In einem aktuellen Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Gas- und Wärme-Instituts Essen e.V. (GWI) und des Instituts für Technische Verbrennung der RWTH Aachen gemeinsam mit der AiF-Forschungsvereinigung Deutsche Vereinigung für Verbrennungsforschung e.V. – DVV ein Modell für einen zunächst simulativen Flächenbrenner, der mit bis zu 100 Prozent Wasserstoff betrieben werden kann und damit die charakteristischen H2-Verbrennungseigenschaften mitbringt. Mit diesem Modell sowie mit gezielten experimentellen Untersuchungen auf unterschiedlichen Skalen wird ein verbessertes Flächenbrennerkonzept konzipiert, das bei effizienter und stabiler Brennstoffumsetzung die vorgeschriebenen Stickoxid-Grenzwerte beachtet.
Das vorwettbewerbliche IGF-Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln gefördert. Die Projektergebnisse werden dem gesamten Mittelstand zu Verfügung gestellt. Der Nutzen für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) besteht darin, dass ihnen sowohl das neue Verbrennungsmodell als auch das optimierte Brennerkonzept zur Verfügung gestellt werden. Somit können die Forschungsergebnisse branchenübergreifend in die Produktentwicklung der KMU einfließen. Durch den steigenden Einsatz von grünem Wasserstoff als Energieträger bei industriellen Trocknungsprozessen kann der Ausstoß von Kohlendioxid im Vergleich zu bisher genutzten fossilen Gasen erheblich reduziert werden. (frd)
Forschungsvereinigung:
Deutsche Vereinigung für Verbrennungsforschung e.V. – DVV
Forschungseinrichtungen:
Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. (GWI)
RWTH Aachen, Institut für Technische Verbrennung
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