Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung der Auswirkung von Wasserstoff-Zumischungen ins Erdgasnetz auf industrielle Feuerungsprozesse in thermoprozesstechnischen Anlagen – Auswirkungen auf die Produktqualität

von metallischen Werkstoffen und die gasführende Installation

 

Untersuchung der Auswirkung von H2-Zumischungen ins Erdgasnetz auf industrielle Feuerungsprozesse in thermoprozesstechnischen Anlagen – Auswirkungen auf die Produktqualität und die gasführende Installation –

Das Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung der Feuerung von Erdgas/H2-Gemischen in metallurgischen Thermoprozessen, aufbauend auf dem Projekt “H2-Substitution“ (IGF-Nr. 18518 N). Dabei werden die Effekte der Feuerung H2-reicher Gasgemische auf die Produkte metallurgischer Prozesse untersucht. Zudem sollen mögliche Auswirkungen der H2-Zumischung auf Armaturen- und Leitungswerkstoffe gasführender Installationen von Thermoprozessanlagen untersucht werden. Der Lösungsweg umfasst einerseits detaillierte Ofenversuche und andererseits umfassende Werkstoffanalysen von im Versuchsofen behandelten Materialien. Ein großes Innovationspotential ist dem Projekt gegeben, da die Nutzung von H2-reichen Erdgasen als Brennstoff im Zuge der Energiewende (Power-to-Gas) auch viele andere Industriezweige betrifft. Durch den Einsatz von regenerativ erzeugtem H2 als Brennstoff können sich die Unternehmen (vor allem KMU) einen Wettbewerbsvorteil für die Zukunft erarbeiten, indem Sie durch die Ergebnisse des Projektes in die Lage versetzt werden schneller und flexibler auf die sich verändernden Gegebenheiten im Brennstoffmarkt zu reagieren. Für alle technischen Feuerungsanlagen gelten die Grenzwerte der Emission für Schadgase, festgelegt in der TA Luft. Die Erkenntnisse des Projektes können dazu beitragen diese Grenzwerte zukünftig einzuhalten. Ebenso kann durch die Zumischung von H2 der Anteil fossiler Energieträger herabgesenkt werden und somit dazu beitragen die natürlichen Ressourcen zu schonen. Die Projektergebnisse geben dann den Betreibern Empfehlungen an die Hand, um auf schwankende H2-Anteile im Erdgas zu reagieren. Damit steigt dann die Akzeptanz für dieses Teilkonzept der Energiewende gerade bei KMU.

Ergebniszusammenfassung:

Die im Rahmen des Forschungsvorhabens erzielten Ergebnisse verdeutlichen, inwieweit metallische Produkte aus Thermoprozessen auf die Feuerung von mit Wasserstoff angereicherten Erdgasen reagieren und welchen Einfluss Wasserstoff im Material auf typische Werkstoffkennwerte hat. Ferner wurde dargestellt, wie sich eine Wasserstoffatmosphäre auf Materialien der gasführenden Installation auswirkt.

Als besonders relevant hat sich hierbei im Bereich der Eisenmetalle die Gefügestruktur herausgestellt.

Anlagenbetreiber werden durch die erzielten Ergebnisse sicher dahingehend sensibilisiert, dass bei bestimmten Werkstoffgruppen eine Wasserstoffaufnahme zu Einbußen bei der Produktqualität führen kann. Insgesamt betrachtet, kann jedoch bei einer Vielzahl von Materialien die gewohnte Prozessführung beibehalten werden, ohne dass mit negativen Effekten aufgrund der Verwendung von Wasserstoff zu rechnen ist.

Betreiber von Gasverteilnetzen und Unternehmen mit betriebseigenem Gasnetz bekommen die Gewissheit, dass zumindest bei den im Rahmen des Projektes untersuchten Werkstoffen und Druckbereichen für gasführende Installationen überwiegend keine Beeinträchtigungen zu erwarten sind. Durch das Aufzeigen der Auswirkungen der H2-Zumischung zum Erdgas für verschiedene Thermoprozesse und Werkstoffe werden Möglichkeiten zur Nutzung von Wasserstoff im Allgemeinen und vor allem im Zuge der deutschen Energiewende für Unternehmen vermittelt. Dies verschafft den Unternehmen Wettbewerbsvorteile durch reduzierte CO2-Emissionen. Für Anlagenbauer und Zulieferer bieten sich bei Akzeptanz von Wasserstoff neue Absatzmöglichkeiten für H2-optimierte Produkte bzw. für eine Umstellung von Bestandsanlagen.

Verteilnetzbetreiber und Nutzer von betrieblichen Gasversorgungsnetzen erhalten frühzeitig wichtige Informationen darüber, ob und ggf. in welchem Umfang Änderungen an bestehenden Anlagen notwendig sind und welche Aspekte bei der Anlagenneuplanung zu berücksichtigen sind.