Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Erprobung von Sauerstoffspeichermaterialien (OSM) für die Wärmeproduktion aus gasförmigen Brennstoffen

Der Klimawandel ist eine der Herausforderungen des 21. Jh., der durch die Verbrennung fossiler Energieträger forciert wird. Die Bereitstellung von Prozesswärme in der Stahl-, NE-Metall, Keramik- und Glasindustrie trägt zu den globalen THG-Emissionen (CO2) und damit zur Erderwärmung bei. Das Ziel ist ein Machbarkeitsnachweis für ein neuartiges Verbrennungskonzept zur indirekten Beheizung (Strahlrohrbrenner). Das Verbrennungskonzept basiert auf einer oberflächennahen Verbrennung an einer festen, O2 reversibel speichernden OSM-Keramik (OSM: Oxygen Storage Material), die mit Luft zyklisch regeneriert wird. Das Abgas besteht vor allem aus Wasserdampf und CO2, welches durch Kondensation des Wassers ohne zusätzlichen Energieaufwand (z. B. Aminwäsche) einfach abgetrennt werden kann. Dadurch ist eine nachfolgende Nutzung des CO2 (CCUS) auch gerade an kleineren Anlagen möglich. Das zu entwickelnde Verbrennungskonzept basiert auf der Oxy-Fuel-Verbrennung, wodurch der Wärmeverlust im Abgas verringert und Brennstoff eingespart sowie NOx reduziert wird. Ein weiterer Vorteil der Oxy-Fuel-Verbrennung ist der Einsatz von schwachkalorischen Brennstoffen, wie sie gerade bei Wärmebehandlungsanlagen als Schutzgase anfallen. Diese können somit energetisch wiederverwertet werden. Die Unternehmen im Metallurgiebereich sind meistens KMU und werden durch den CO2-Zertifikatehandel und die CO2 Bepreisung wirtschaftlich stark belastet werden, eine vollständige CO2-Vermeidung ist kurz- und mittelfristig bei Verwendung C-basierter Brenngase nicht möglich. Die Kosten für die CO2-Abtrennung sind hoch, insbesondere bei den geringen Gasdurchsätzen kleinerer Anlagen. Der Nutzen der KMU liegt vor allem in einer alternativen Technologie zur preiswerten Abtrennung von CO2, da andere Dekarbonisierungsmaßnahmen aktuell noch sehr kostenintensiv sind. Im Erfolgsfall ermöglicht der neuartige Strahlrohrbrenner den produzierenden Unternehmen die Abtrennung des erzeugten CO2 ohne laufende Zusatzkosten.