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17.10.2023
Technologien & Prozesse
Wärmebehandlung und Gussteilnachbehandlung
Fachbericht
Innovativer Brenner senkt Erdgasverbrauch und ermöglicht Einsatz von Wasserstoff
Viele Industriebranchen benötigen für die Herstellung ihrer Produkte große Mengen an Wärme, die bislang vor allem aus Erdgas erzeugt werden. Doch die Versorgung mit diesem wichtigen Energieträger steht auf unsicheren Beinen. Die beste Versicherung gegen Versorgungsengpässe bietet kurzfristig eine deutliche Verringerung des Gasverbrauchs. Langfristig ist das Ziel, bei der Thermoprozesswärme hin zu erneuerbaren Energieträgern zu gelangen – auch um die Emission von Treibhausgasen zu vermeiden. Jens te Kaat, Bernd-Henning Feller und Dan-Adrian Moldovan haben ein System geschaffen, das eine Grundlage dafür liefern kann.
Die drei sind für den deutschen Zukunftspreis nominiert. Denn sie entwickelten einen Brenner, der die für unterschiedliche industrielle Anwendungen benötigte Wärme aus Erdgas wesentlich effizienter und damit sparsamer bereitstellen kann als mit herkömmlichen Geräten. Dadurch lässt sich auch der Ausstoß von klimaschädlichem CO2 sowie umwelt- und gesundheitsschädlichen Stickoxidverbindungen deutlich verringern.
Zudem bietet das System die Möglichkeit, nicht nur Erdgas, sondern auch andere Gase als Brennstoff zu nutzen – insbesondere Wasserstoff, der als ein Schlüsselelement für die Energiewende gilt. Jens te Kaat ist geschäftsführender Gesellschafter bei Kueppers Solutions in Dortmund, Bernd-Henning Feller ist Entwicklungsingenieur und Mitglied der Geschäftsleitung, Dan-Adrian Moldovan leitet den Bereich Entwicklung und Simulation bei dem Unternehmen.
Zudem bietet das System die Möglichkeit, nicht nur Erdgas, sondern auch andere Gase als Brennstoff zu nutzen – insbesondere Wasserstoff, der als ein Schlüsselelement für die Energiewende gilt. Jens te Kaat ist geschäftsführender Gesellschafter bei Kueppers Solutions in Dortmund, Bernd-Henning Feller ist Entwicklungsingenieur und Mitglied der Geschäftsleitung, Dan-Adrian Moldovan leitet den Bereich Entwicklung und Simulation bei dem Unternehmen.
Mit dem Rekuperatorbrenner iRecu haben die drei Nominierten ein System entwickelt, das sich für die meisten industriellen Anwendungsbereiche in der Thermoprozessindustrie eignet. Wo es zum Einsatz kommt, senkt es den Bedarf an Erdgas – und damit die CO2-Emissionen – im Vergleich zu herkömmlichen Brennern um 12 bis 50 Prozent. Zudem reduziert es auch den Ausstoß von Stickoxiden teils um mehr als die Hälfte.
Der Grund für die geringen klima-, umwelt- und gesundheitsschädlichen Emissionen des neuen Systems liegt in dessen hohem Wirkungsgrad. Dieser wiederum wird durch eine besonders wirkungsvolle Rückgewinnung von Wärme aus den Abgasen der Verbrennung erreicht – und ist das Ergebnis einer Kombination mehrerer Innovationen.
Dazu gehört die Verwendung eines Wärmetauschers mit dreifach-periodischer Minimaloberfläche. Außerdem enthält der iRecu eine neuartige Gas-Luft-Mischeinheit. Sie ist dafür zuständig, die an der Reaktion im Brenner beteiligten Gase gleichmäßig zu verteilen und so eine exakt dosierte und schadstoffarme Verbrennung zu gewährleisten. Als weitere Neuerung werden alle, auch sehr komplexe Bauteile per 3-D-Drucker hergestellt. Das ermöglicht es, jede denkbare Gestalt der Brennerkomponenten zu fertigen – angepasst an die jeweiligen betrieblichen Anforderungen. Auf diese Weise lassen sich bestehende Anlagen innerhalb weniger Wochen und zu überschaubaren Kosten auf die moderne Technologie umrüsten.
Schließlich nutzt das von dem Team bei Kueppers Solutions geschaffene System eine sogenannte Dual-Fuel-Technologie. Sie ermöglicht es, industrielle Prozesswärme nicht nur aus Erdgas zu gewinnen, sondern beispielsweise auch aus Biogas oder Wasserstoff. Die Brennstoffe lassen sich entweder in Reinform oder als Gemisch mit beliebiger Zusammensetzung verwenden – oder können den Brenner im Wechsel befeuern. Durch diese große Flexibilität ebnet das System den Weg zum Umstieg von fossilen Energieträgern auf solche aus erneuerbaren Quellen – vor allem Wasserstoff.
