RWTH Aachen University – Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik (IOB) Kopernikusstr. 10, 52074 Aachen
Das Ziel von „HyInHeat“ ist die Erprobung des Einsatzes von Wasserstoff als Brennstoff für Hochtemperaturprozesse zur Dekarbonisierung energieintensiver Industrien. Während einige Komponenten wie bspw. Brenner bereits als für die Verbrennung von Wasserstoff geeignet eingestuft werden, erfordert die ganzheitliche Integration von Wasserstoff als Brennstoff in industrielle Thermoprozesse eine Anpassung der Anlagentechnik, der Prozessführung sowie der Infrastruktur. HyInHeat erprobt dazu die Implementierung einer effizienten Wasserstoffverbrennung in Erwärmungs- und Schmelzprozessen in der Aluminium- und Stahlindustrie entlang der Prozesskette.
Zur Erreichung des Ziels werden im Rahmen des Projekts Industrieöfen und Komponenten wie Brenner oder Mess- und Regeltechnik, aber auch die Infrastruktur neu konzipiert, modifiziert und an acht Demonstratoren und Industrieanlagen umgesetzt. Um die Energieeffizienz zu steigern und den künftigen Wasserstoffbedarf der Prozesse zu senken wird neben der Wasserstoff-Luft-Verbrennung eine sauerstoffangereicherte Verbrennung und eine Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung untersucht. Dies führt vielfach zu einer vollständigen Neugestaltung der Industrieprozesse selbst, welche durch gezielte Prozesssimulation im Rahmen des Projekts unterstützt wird. Dabei soll die Modellbildung ebenfalls zur Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette beitragen. Da in der Regel kritische Produktionsprozesse umgestellt werden, ist die Aufrechterhaltung der Produktqualität und Ressourceneffizienz eine grundlegende Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz von Wasserstoff und steht besonders im Fokus.
Darüber hinaus wird der nachhaltige Einsatz feuerfester Materialen in einer sich ändernden Verbrennungsatmosphäre untersucht. Mit Blick auf umweltrelevante Schadstoffe werden zudem neue Konzepte zur NOx-Emissionsmessung im Abgas der Wasserstoffverbrennung entwickelt. Stoffstrom- und Lebenszyklusanalyse unterstützen die umfassende branchenübergreifende Bewertung, die es erlaubt, das Potenzial für den Einsatz von Wasserstoff zur Prozesswärmeerzeugung in der energieintensiven Industrie zu ermitteln. Mit diesen Aktivitäten trägt HyInHeat zu den übergeordneten Zielen bei, die CO2-Emissionen der industriellen Prozesse zu senken und gleichzeitig die Energieeffizienz zu erhöhen, wobei NOx-Emissionen und die Ressourceneffizienz der Prozesse mindestens bestehen bleiben oder gesenkt bzw. verbessert werden sollen.
