Wasserstoffverbrennung als Baustein einer CO2-freien Zukunft

Die Nutzung von nachhaltig erzeugtem Wasserstoff mittels Verbrennung ist aufgrund der hohen Verbreitung der entsprechenden Technologien von großem Interesse für die CO2-freie Zukunft. Dies betrifft einerseits den Mobilitätssektor in der Luftfahrt, in dem die Partner beispielsweise im Excellence-Cluster Sustainable and Energy Efficient Aviation (SE2A) aber auch in neuen EU-Projekten beteiligt sind (HESTIA, EFACA). Gleichfalls sind im Schienenverkehr und für den Straßenverkehr wasserstoffbasierte Verbrennungskonzepte von zunehmendem Interesse, weil sie beispielsweise im Vergleich zu wasserstoffbasierten Brennstoffzellenantrieben eine geringere Systemkomplexität haben und eine erhöhte Robustheit aufweisen. Zudem sind die Reinheitsanforderungen an den Wasserstoff sehr gering (z.B. H2-ICE-LOC).

Vielfältige Forschung zu vielfältigen Anwendungsfeldern

Für stationäre Anwendungen ist die direkte wasserstoffbasierte Verbrennung besonders interessant. Dies zeigt beispielsweise das Projekt H2-BHKW zur kombinierten dezentralen Strom- und Wärmegewinnung, sowie zahlreiche derzeit in der Antragsphase befindliche Projekte (die hier noch nicht aufgeführt sind). Hierzu zählen auch die Anwendungen in der industriellen Verfahrenstechnik, beispielhaft das Projekt OptiProGRessAl und beispielhaft die Anwendung zur Stahlerzeugung (hier nicht als Projekt aufgeführt).

Sehr interessant ist auch die Weiterverarbeitung von Wasserstoff zu flüssigen Energieträgern (die im regenerativen Fall bei Nutzung von CO2 aus der Biosphäre als treibhausgasneutrale „eFuels” bezeichnet werden). Gerade in der Langstreckenmobilität (Luftfahrt, Schifffahrt, Langstrecken-Straßenverkehr) ist der Vorteil der sehr viel höheren Energiespeicherdichte von flüssigen Energieträgern entscheidend (Projekte MOBILISE, SE2A, sowie weitere in der Vorbereitung befindliche Projekte).

Ausblick

Die Nutzung von grünem Wasserstoff wird absehbar mittels Verbrennung eine große Bedeutung erlangen, weil sie vollständig CO2-frei stattfinden kann und fast keine Schadstoffe (keinerlei Ruß und unverbrannte Kohlenwasserstoffe) aufweist. Eine Herausforderung für die Forschung und Entwicklung verbleibt die Stickoxid-Bildung sowie die sehr hohe Reaktivität der Wasserstoffverbrennung im Vergleich zur Erdgasverbrennung. Zahlreiche Forschungsprojekte sind hier unterwegs, um beispielsweise existierende industrielle Verbrennungssysteme durch Modifikationen zur Wasserstoff-Tauglichkeit zu bringen.

Dies gilt auch für den Sektor der Mobilität. Hier sind allerdings flüssige Energieträger (die in der Zukunft nachhaltig aus „grünem” Wasserstoff und Kohlenstoff aus der Biosphäre, z.B. aus Biomaterial, hergestellt werden und dann weitgehend CO2-neutral sind) aufgrund der viel höheren Energiespeicherdichte notwendig. Die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich der „eFuels” hat erst angefangen und wird absehbar sehr an Bedeutung zunehmen. In der Luftfahrt werden hier beispielsweise die „Sustainable Aviation Fuels - SAF” diskutiert, die aber dringend durch verbesserte eFuels auch schadstofffrei werden müssen. Ein Ansatz dazu wird im Excellence-Cluster Sustainable and Energy Efficient Aviation (SE2A) erforscht. Weitere Forschungsanträge – beispielsweise zur Schifffahrt mit Ammoniak oder Methanol – sind in Vorbereitung.

Interesse an einer Zusammenarbeit?

Treten Sie gerne mit uns in Kontakt.

Dr. Knut Kappenberg

Forschungsservice

Telefon: +49 5321 3816 8093

E-Mail:Nachricht schreiben

Projekte in Fokusgruppe 3

KurznameThemaPartnerBeginnEndeFörderungWeblink
MobiliseRegenerative Kraftstoffe der ZukunftTUBS, LUH01.05.201731.10.2022Land Nds.n.a.
SE2AeFuels im LuftverkehrLUH, PTB, TUBS01.01.201931.12.2026DFGHannover
Braunschweig
DecarbMetrology for decarbonising the gas gridPTB01.06.202131.05.2024EUdecarb
ZuKiNiZukünftige Kraftstoffe in NiedersachsenLUH01.12.202131.06.2023EFRE-Nds.n.a.
Wasserstoff-CampusReallabor für Lehre mit H2LUH01.12.202131.10.2023Region Hannovern.a.
OptiProGRessAlH2-basierte IndustrieprozesseTUBS-IFS01.01.202231.12.2024Bundenargus
Axialturbinen-ATL für MagerkonzepteAbgasturbolader für H2-unterstützte motorische VerbrennungTUBS01.04.202231.03.2024Bund, EUH2-Antrieb
H2 ICE-LOCH2 im SchienenverkehrTUBS18.07.202230.11.2024Stadt SalzgitterSalzgitter
HESTIAHydrogen Combustion in Aero EnginesLUH01.09.202231.08.2026EUHESTIA
H2-BHKWH2-betriebenes BlockheizkraftwerkLUH01.11.202231.10.2024Region Hannovern.a.
RingWaBeVergleichbarkeit der WasserstoffqualitätsanalytikPTB, u.a.01.12.202231.12.2025Bundenargus
EFACAH2 im LuftverkehrTUBS01.01.202331.12.2026EUcordis
MetHyTrucksMetrology for hydrogen fuel sampling for heavy duty transportPTB01.05.202330.04.2026EUn.a.
PriSpecTempPrimary spectrometric thermometry for gasesPTB01.05.202330.04.2026EUn.a.

 

Mitglieder in Fokusgruppe 3

Jade Hochschule, Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth - Institut für Energie- und Verfahrenstechnik (EV)

Professor Dr. Karsten Oehlert

Mehr erfahren >

Leibniz Universität Hannover – Institut für Kraftwerkstechnik und Wärmeübertragung (IKW)

Professor Dr.-Ing. Roland Scharf

Mehr erfahren >

Leibniz Universität Hannover – Institut für Technische Verbrennung (ITV)

Professor Dr. Friedrich Dinkelacker

Mehr erfahren >

Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig (PTB)

Professor Dr. Ravi Fernandes,

Dr. Holger Großhans,

Dr. Detlev Markus

Mehr erfahren >

Technische Universität Braunschweig – Institut für Verbrennungskraftmaschinen (IVB)

Professor Dr.-Ing. Peter Eilts

Mehr erfahren >

Technische Universität Clausthal – Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik (IEVB)

Professor Dr.-Ing. Roman Weber

Mehr erfahren >