Substitution von fossilen Brennstoffen durch Wasserstoff
Fossile Energieträger sind mehr oder weniger kohlenstoffhaltig. Bei ihrer Verbrennung entsteht das klimaschädliche CO2 neben weiteren Emissionen. Die kohlenstoffhaltigen Energieträger können durch kohlenstoffreien “grünen” Wasserstoff ersetzt werden. Dieser wird mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen über die Elektrolyse hergestellt. Hierbei wird Wasser mit Hilfe von elektrischem Strom in seine molekularen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.
Wasserstoff hergestellt aus erneuerbaren Energien ist von wachsender Bedeutung, da sein Hauptvorteil darin liegt, dass bei der Verbrennung nur Wasser freigesetzt wird.
Als erfahrener Gasespezialist bietet Air Liquide innovative Lösungen im Bereich Wasserstoff: Von der Erzeugung über die Speicherung bis hin zur Versorgung decken wir das gesamte Spektrum ab.
Einsatz von Wasserstoff in Verbrennungsprozessen – verschiedene Wege zur Klimaneutralität
Im Folgenden zeigen wir einige Prozesse auf, bei denen Wasserstoff der Air Liquide zur CO2 Reduzierung bis hin zur gänzlichen Vermeidung beitragen kann.
Um eine klimaneutrale Stahlproduktion zu erreichen, bedarf es grundlegender technologischer Veränderungen. Dabei können zwei Wege ausgemacht werden:
- Die Vermeidung von CO2 durch den Einsatz von Wasserstoff:
- Die Nutzung von anfallendem CO2:
Vermeidung der Entstehung von CO2 im Prozess durch den Einsatz von Wasserstoff
Substitution von Kohle im Hochofen
Statt Kohlenstoff wird im Hochofen Wasserstoff als Reduktionsmittel eingesetzt, der Wasserstoff ersetzt dabei Einblaskohle. Während beim Kohleeinsatz CO2 entsteht, entsteht beim Einsatz von Wasserstoff Wasserdampf. Theoretisch ist mit dem Ersatz des Kohlenstaubs durch Wasserstoff an dieser Stelle im Produktionsprozess ein Einsparpotenzial von bis zu 20 Prozent des sonst anfallenden CO2 möglich.
Einsatz von Wasserstoff als Substitution fossiler Brennstoffe
Der Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff ist für alle Industriezweige mit Wärmebedarf denkbar. Hier wird zur Zeit über Pilotversuche geklärt, inwieweit die konventionellen Brenner mit Wasserstoff versorgt werden können, damit die Emissionen durch den Verbrennungsprozess erst gar nicht entstehen. Diese Pilotversuche sind bislang ausgesprochen vielversprechend, da die meisten der von Air Liquide entwickelten Brenner mit geringem Aufwand auf die spezifischen Anforderungen von Wasserstoff umrüstbar sind.
Aufbereitung von Prozessgasen und Brennerabgasen
Der zweite Technologiepfad besteht in der Aufbereitung und der Weiterverarbeitung der Verbrennungs- oder Prozessgase, die beispielsweise bei der Produktion von Stahl oder Zement anfallen.
Als Beispiel für die Aufbereitung von Prozessgasen ist der Hochofen zu nennen: Bei der Stahlproduktion entsteht Hüttengas mit kohlenstoffhaltigen Komponenten. Daraus können Basis-Chemikalien für die chemische Industrie gewonnen werden, für die sonst Synthesegas aus importierten fossilen Ressourcen wie Öl oder Erdgas benötigt werden. Aus den Basischemikalien lassen sich dann beispielsweise Dünger, Kunststoffe oder Treibstoffe herstellen. Erste Erfolge zeigen sich in der gelungenen Produktion von Ammoniak und Methanol aus Hüttengasen.
Auch in der Zementindustrie gibt es recht konkrete Pläne die Brennerabgase nicht an die Umgebung abzugeben, sondern Komponenten abzutrennen, zu speichern (CCS Carbon Capture and Storage) oder weiter zu verarbeiten (CCU Carbon Capture and Utilization). Da bei der Oxy-Fuel Verbrennung ein Abgas entsteht, welches hauptsächlich aus Kohlendioxid und Wasser besteht, werden Überlegungen angestellt, dieses CO2 aus dem Abgas abzuscheiden und als Ausgangsstoff beispielsweise für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe zu nutzen (CCU). Der Einsatz von Strom aus regenerativen Energiequellen in diesem Schritt ermöglicht die Herstellung klimaneutraler synthetischer Kraftstoffe wie etwa Kerosin für den Flugverkehr. Gleichzeitig findet eine Entlastung der Umwelt statt, da das CO2 nicht an die Umgebung abgegeben wird. Dies gelingt jedoch nur mit der Oxy-Fuel Verbrennung, da hier das Abgas das Kohlendioxid hochkonzentriert enthält.