Wasserstoff – Schlüsselelement für die Energiewende
Wasserstoff (H2) gilt als Energieträger der Zukunft. Denn er birgt enormes Potenzial zur Dekarbonisierung der Industrie, der Wärme- und Stromerzeugung sowie der Mobilität – vorausgesetzt, er wird klimaneutral mit erneuerbaren Energien als sogenannter grüner Wasserstoff mittels Elektrolyse bzw. Power-to-Gas-Verfahren hergestellt.
Nachfolgend beleuchten wir zum einen den Status quo der Transformation von fossilen zu nachhaltigeren Rohstoffen, geben aber auch einen Überblick zum Produktportfolio der DURAG GROUP. Denn unsere bewährten Messtechnik- und Feuerungslösungen sind schon heute für die speziellen Anforderungen der Wasserstoffnutzung von morgen gewappnet – kurzum: Wir sind H2-ready!
Sie selbst nutzen derzeit noch keinen Wasserstoff im Rahmen Ihrer industriellen Prozesse? Seien Sie Ihren Marktbegleitern dennoch einen Schritt voraus. Denn wer heute als weitsichtiger Vorreiter agiert, ist in Zeiten einer ausgebauten Wasserstoffinfrastruktur auf den Punkt handlungsfähig, während die Konkurrenz erst noch langwierige Umrüstungen abwarten muss.
Weltweite CO₂-Emissionen der Industrie
Kohle-, Erdgas- und ölbasierte Schlüsselindustrien wie Eisen und Stahl, Zement, Chemie und einige weitere tragen erheblich zu den globalen CO2-Emissionen bei. Sie stoßen jedes Jahr insgesamt um die 9,3 Gigatonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre aus – das entspricht etwa einem Anteil von 25 % an den gesamten weltweiten Emissionen.
Der Handlungsdruck für nachhaltigere industrielle Prozesse ist somit offensichtlich und auch politisch verankert: So strebt die Europäische Union im Rahmen ihres sogenannten Green Deals die Klimaneutralität all ihrer Mitgliedsstaaten bis 2050 an. Als Zwischenziel hat sich die EU eine Emissionsreduktion von mindestens 55 % bis 2030 im Vergleich zu 1990 gesetzt. Dies wird flankiert von der Agenda 2030 der Vereinten Nationen samt ihrer 17 Sustainable Development Goals, zu denen unter anderem mehr Umweltschutz und Nachhaltigkeit zählen.
Wasserstoff wird auf diesem Weg als zentraler Baustein zur Dekarbonisierung und umweltfreundliche Alternative zu fossilen Rohstoffen angesehen, da er beim Verbrennen kein CO2 emittiert. Wir als DURAG GROUP unterstützen diese Bemühungen nicht nur durch unsere erprobten Lösungen zur Emissionsmessung und damit zur Überprüfung der gesteckten Ziele. Vielmehr sind auch weite Teile unseres Produktportfolios H2-ready.
Stahlindustrie: Dekarbonisierung dank Wasserstoff
Klimaneutraler Stahl ist eines der bekanntesten Beispiele, wenn es um die zukünftig grünere Ausrichtung der industriellen Produktion geht. Gelingen soll dies beispielsweise mit der wasserstoffbasierten Hochofenroute, die enormes Potenzial zur Emissionsreduzierung im Vergleich zur herkömmlichen Methode aufweist: So würde der Einsatz von einer Tonne grünem Wasserstoff 26 Tonnen CO2 einsparen. Hierfür wäre die folgende Prozessumstellung notwendig: Anstatt dem Eisenerz zur Roheisengewinnung Sauerstoff mit Hilfe von Kohlenstoff zu entziehen, wird H2 hinzugegeben und als Abfallprodukt fällt lediglich Wasser an.
Darüber hinaus eröffnet Wasserstoff noch weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Stahlindustrie:
- Direkte Reduktion: Ersatz für Erdgas in Schachtöfen
- H2-Injektion: Ersatz für Kohle in Hochöfen
- H2-Brenner: Als Alternative zu Erdgas
- H2-Plasma-Schmelzreduktion: Ersatz für Kohle
Wir als DURAG GROUP tragen mit unseren Video- und Thermografie-Systemen zum Wandel in der Nutzung von fossilen Energieträgern hin zum Wasserstoff in der Stahlindustrie bei. Wir visualisieren verschiedene Hochtemperaturprozesse und liefern Temperaturen und Temperaturverteilung, etwa der Stahlschmelzen im Hochofen und zum Abkühlungsprozess von Stahlbrammen bei bis zu 100 % Wasserstoffverbrennung. Dies hilft unseren Kunden, die sukzessive Umstellung von Gas auf Wasserstoff voranzutreiben.
H₂-Brennstoffzellen für Strom und Wärme
Mittels Brennstoffzellen kann Wasserstoff in Strom und Wärme umgewandelt werden – eine hocheffiziente und umweltfreundliche Methode der Energieerzeugung. Die untenstehende Grafik veranschaulicht die verschiedenen Anwendungsbereiche von Wasserstoffbrennstoffzellen – ob als Antrieb in Fahrzeugen, als Wasserstoffstromspeicher für Photovoltaik-Anlagen oder für Brennstoffzellenheizungen und Blockheizkraftwerke. Dabei ist die Wasserstoffqualität entscheidend für die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle.
Gasanalysatoren – auf die Reinheit kommt es an
Mit dem zunehmenden Ausbau der Wasserstoffnutzung kommt der H2-Reinheit eine besondere Bedeutung bei – zum Beispiel für PEM-Brennstoffzellen für die Mobilität. Denn selbst kleinste Verunreinigungen im Wasserstoff können zu Lebensdauerbeeinträchtigungen und schlechterer Performance führen. Im Wasserstoff enthaltene Gase wie Schwefel und halogenierte Verbindungen zerstören die Brennstoffzelle sogar irreversibel.
An dieser Stelle kommen die Produkte von AP2E, einem Mitglied der DURAG GROUP, ins Spiel: Denn die ProCeas® Gasanalysatoren messen die Reinheit des Wasserstoffs äußerst präzise und tragen zur reibungslosen Funktionsweise der Anwendungen bei. Zu diesem Zweck überwacht die AP2E-Technologie beispielsweise die Anteile von Verunreinigungen wie CO, HCHO, NH3, H2S, COS und H2O in der H2-Station. Der ProCeas® Gasanalysator basiert auf der OFCEAS-Technologie und setzt konkurrenzlose Maßstäbe in puncto Selektivität, Sensitivität und Präzision. ProCeas® ist hinsichtlich der spektralen Auflösung etwa 2.000-Mal empfindlicher als andere Messtechnologien wie NDIR (Non-Dispersive Infrared) oder FTIR (Fourier-Transform Infrared). Es misst daher die Gaskonzentrationen bis auf den Teil pro Billion (ppt) genau – ganz gleich, ob grüner oder blauer Wasserstoff.
Das spektroskopische Messverfahren erfolgt mittels Laser, in dem der Lichtstrahl das Gas sicher durchdringt. Anhand der Absorption des Lichtes wird die Verunreinigung gemessen. Denn die verschiedenen Gasmoleküle absorbieren bei unterschiedlichen Wellenlängen. Das Licht des Lasers wird in der Messkammer auf kleinstem Raum zwischen Spiegeln einige 100.000-Mal hin und her reflektiert, um das Ergebnis zu erzielen.
ProCeas® hat sich im Praxiseinsatz schon häufig bewährt – etwa bei Forschungsinstituten und H2-Herstellern. Hier erhalten Sie weitere Details zu beispielhaften Referenzen:
Flammenwächter zur optischen Überwachung von Wasserstoffflammen
Die Flammenwächter der DURAG GROUP detektieren bereits seit mehr als 30 Jahren Brennstoffe im ultravioletten Strahlungsbereich. Hierzu gehören alle Gase einschließlich Wasserstoff. Die Industrie verbrennt neben den normierten Brennstoffen wie Erdgas auch alle Varianten von Mischgasen, bei denen Wasserstoff zum Teil als einziges brennbares Gas vorkommt. Unsere UV-Zellen, aber auch die Photodioden im UV-Bereich sind bestens geeignet, Wasserstoffflammen in all ihren Varianten zu detektieren.
Zeige H2-kompatible Lösungen zur Flammenüberwachung
Feuerraumkameras und VTA-Systeme für die Wasserstoffverbrennung
Für die Industrie ist es von zentraler Bedeutung, Feuerungs- und Prozessveränderungen schnell und quantitativ zu erkennen, um möglichst zielgenau nachsteuern zu können und den wirtschaftlichen Erfolg zu steigern. Unser Produktportfolio ist bereits für die Wasserstoffnutzung gerüstet und bietet leistungsstarke Lösungen zur Visualisierung von Feuerräumen mit H2-Verbrennung.
Unsere hochauflösenden Feuerraumkameras dringen in den Verbrennungsraum ein und ermöglichen so einen weiten Blick in den Feuerraum und auf den Prozess. Die Feuerraumkameras sind so ausgelegt, dass sie problemlos auch bei hohen Verbrennungstemperaturen von Wasserstoffflammen 24/7 im Feuerraum verbleiben können und kontinuierliche Informationen liefern.
Unsere Thermografie- und Analyse-Software errechnet die Temperaturverteilung aus unseren Live-Bildern und analysiert Schieflagen der Feuerung oder Veränderungen im Prozess.
Die VTA-Software kann über digitale Schnittstellen mit dem Prozessleitsystem verbunden werden und so zur Optimierung der Feuerung beitragen. Echtzeitdaten aus dem Verbrennungsraum leisten einen wertvollen Beitrag zur Effizienzsteigerung und Prozessoptimierung.
Industrie- und Pilotbrenner für bis zu 100 % reinen Wasserstoff
HEGWEIN hat das enorme Potenzial von Wasserstoff bereits seit vielen Jahren erkannt und entsprechend ausgelegte Gaszünd- und Pilotbrenner etabliert, die speziell für den Betrieb mit wasserstoffhaltigen Gasgemischen bzw. 100 % reinem Wasserstoff geeignet sind.
Das Highlight des HEGWEIN H2-ready-Portfolios ist der regelbare Industriebrenner, der mit einem integrierten Zündtransformator und einem optischen Flammenwächter des DURAG Produktportfolios ausgestattet ist. Diese modulare Bauweise ermöglicht den separaten Austausch von mechanischen und elektrischen Bauteilen je nach Kundenanforderungen und gewährleistet eine unkomplizierte Montage sowie eine Inbetriebnahme bei höchster Betriebs- und Funktionssicherheit. Das leistungsstarke Modell sorgt für eine homogene Temperaturverteilung und minimale thermische Materialbelastung. Es ist geeignet für alle industrielle Feuerungsanlagen, Thermoprozesse, Feuerräume, Kessel, Öfen und Reaktoren.
Setzen Sie schon heute mit Weitsicht auf einen H2-kompatiblen (Zünd-)Brenner und vermeiden Sie langwierige Umrüstungen in der Zukunft, wenn die ausgebaute Wasserstoffinfrastruktur einen kontinuierlichen Betrieb erfordert.
Wir sind Ihr Partner in der boomenden Wasserstoffwirtschaft
Wasserstoff wird den Weg in die industrielle Zukunft ebnen. Daher ist unsere Mess- und Feuerungstechnik über verschiedenste Produktgruppen hinweg bereits heute H2-kompatibel. Verpassen Sie diese rasante Entwicklung nicht und machen auch Sie sich H2-ready – mit uns als Partner an Ihrer Seite!
Flammenwächter
Feuerraumkameras
Gasanalysatoren
Gasbrenner, Gaszünd- und Pilotbrenner
