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 stand nach dem Beginn des Kriegs in der Ukraine und dem Ende der Lieferungen aus Russland für einige Zeit auf unsicheren Beinen – eine Gefahr für viele Wirtschaftsbranchen.
Die Emission von Treibhausgasen vermeiden
Das hat gezeigt: Die beste Versicherung gegen mögliche Versorgungsengpässe bietet kurzfristig eine deutliche Verringerung des Erdgasverbrauchs. Langfristig ist das Ziel, bei der Versorgung mit sogenannter Thermoprozesswärme weg von fossilen und hin zu erneuerbaren Energieträgern zu gelangen – auch um die Emission von Treibhausgasen zu vermeiden. Wie lassen sich diese Herausforderungen möglichst rasch und reibungslos meistern?
Jens te Kaat, Bernd-Henning Feller und Dan-Adrian Moldovan haben ein System geschaffen, das die Grundlage dafür liefern kann. Die drei Nominierten 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 gesundheitsschädlicher Stickoxidverbindungen wesentlich verringern.
Bedarf an Brennstoff gering halten
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 weitere 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.
Thermoprozessanlagen sind geschlossene Industrieöfen, in denen Produkte oder Werkstoffe bei hohen Temperaturen hergestellt oder wärmebehandelt werden. Sie sind in vielen Branchen unverzichtbar. Besonders viel Prozesswärme benötigen unter anderem Zementwerke, Glashütten, chemische Produktionseinrichtungen und die Stahlherstellung. Um die Wärme zu erzeugen, wird bislang meist Erdgas verbrannt. Die damit arbeitenden Unternehmen gehören nicht nur in Deutschland zu den größten Abnehmern dieses fossilen Rohstoffs. Würde er nicht in ausreichender Menge zur Verfügung stehen, könnte das zu Produktionsausfällen führen und einen enormen wirtschaftlichen Schaden anrichten.
Allein deshalb erscheint es geboten, den Bedarf an Brennstoff für die Prozesswärme so gering wie möglich zu halten. Eine hocheffiziente Brennertechnologie kann dafür die Grundlage liefern. Hinzu kommt, dass ein geringerer Erdgasverbrauch auch klimaschädliche Emissionen reduziert, die durch die Verbrennung entstehen. So lässt sich ein wesentlicher Beitrag zum Klimaschutz leisten.
Rückgewinnung von Wärme aus den Abgasen
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, in der Chemie als NOx bezeichnet, teils um mehr als die Hälfte. Diese chemischen Verbindungen, die beim Erzeugen von Thermoprozesswärme in normalen Brennern in erheblichen Mengen entstehen, tragen maßgeblich zur Belastung der Luft bei. Sie gelten daher als gesundheitsschädlich.
Der Grund für die im Vergleich dazu 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.
