Mit Kreativität zu Wasserstofflösungen: Der H2Raum in der WOCHE DES WASSERSTOFFS 2025
Ein industrieller Brenner, der sowohl mit Erdgas als auch mit Wasserstoff betrieben werden kann und sogar im laufenden Betrieb umstellbar ist? Was nach Zukunft klingt, ist bei unserem Projektpartner Kueppers Solutions Realität. Im Rahmen der Woche des Wasserstoffs 2025 erhielten Besucherinnen und Besucher deshalb im H2Raum spannende Einblicke in die aktuelle Wasserstofftechnologie sowie wertvolle Impulse für die klimafreundliche Transformation industrieller Prozesse.
Im Zentrum der Veranstaltung stand der additiv gefertigte Dual-Fuel-Rekuperator-Brenner, für den Kueppers Solutions 2023 in den „Kreis der Besten“ des Deutschen Zukunftspreises aufgenommen wurde. Entwickelt wurde er mit dem Ziel, fossile Brennstoffe in Hochtemperaturprozessen durch klimafreundlichere Alternativen zu ersetzen. Das Besondere: Der Brenner lässt sich flexibel mit Erdgas oder Wasserstoff betreiben und bei Bedarf während des Betriebs zwischen beiden Brennstoffen umschalten.
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Strömungsführung neu gedacht
Bei Führungen durch die Produktionshallen und Fachvorträgen wurde deutlich, dass die technologische Innovation tief im Inneren des Brenners begonnen hat.
Niklas Wichmann, Vertriebsleiter bei Kueppers Solutions, erklärt: „Herzstück der Entwicklung ist die sogenannte TPMS-Struktur (Triply Periodic Minimal Surface), eine komplexe Geometrie, die nur mithilfe von industriellem 3D-Druck herstellbar ist. Sie ermöglicht eine innovative Strömungsführung mit zwei präzise entkoppelten, aber gezielt verschränkten Kanälen. Auf diese Weise lässt sich ein Wärmerückgewinnungsgrad von bis zu 90Prozent erreichen – deutlich mehr als bei herkömmlichen Rekuperatoren, die meist bei etwa 50 bis 70Prozent liegen. Der Energieverbrauch kann damit erheblich gesenkt werden.“
Die tatsächliche CO2-Reduktion hängt jedoch vom jeweiligen Einsatzfall ab: Bei einem Betrieb mit 100% Wasserstoff ist theoretisch eine CO2-Reduktion von 100% möglich. In der Praxis liegen die Einsparungen beim Austausch bestehender Systeme, die bereits mit Rekuperatorbrennern arbeiten, meist bei rund 15%.
Wasserstoffbetrieb bringt neue Anforderungen
Während Wasserstoff als Brennstoff großes Potenzial zur Dekarbonisierung bietet, bei vollständiger Nutzung entstehen keinerlei CO2-Emissionen, erfordert sein Einsatz besondere technische Vorkehrungen. Da Wasserstoff deutlich höhere Temperaturen erzeugt als Erdgas, können bei konventionellen Brennern schnell Schäden entstehen.
Kueppers Solutions hat deshalb eine speziell angepasste Strömungsführung und eine additiv gefertigte Mischeinheit entwickelt, die die gewünschte Flammenform gewährleistet.
Warum 50% Wasserstoff nicht reicht
Zwar lassen sich Erdgas und Wasserstoff technisch mischen, doch ergibt dies keinen optimalen CO2-Effekt. Die Empfehlung aus der Praxis lautet daher: Die Brenner entweder mit 100% Erdgas oder mit 100% Wasserstoff (ggf. abwechselnd) betreiben. Bei einem Anteil von 85% Wasserstoff lassen sich z. B. nur CO2-Einsparungen von etwa 50% erzielen. Die Umschaltbarkeit im laufenden Betrieb ermöglicht eine bedarfsgerechte Nutzung verschiedener Energien.
Ein weiterer technischer Kniff: Eine integrierte Strahlpumpe führt einen Teil der Abgase zurück in den Verbrennungsprozess, das senkt die Flammentemperatur (Abgasrezirkulation) und kann helfen, die bei Wasserstoffnutzung deutlich höheren Stickoxid-Emissionen (bis zu drei- bis viermal so hoch wie bei Erdgas) zu verringern. Auch Feinstaub im Abgasstrom wird mitgedacht, da dieser sensiblen Bauteile beeinträchtigen kann.
H2Ready für die Industrie
Der Ansatz überzeugt vor allem durch seine kreative Ingenieursleistung: Die neuartige Strömungsführung ermöglicht ein völlig neues Brennerdesign, das in dieser Form nur durch den Einsatz von industriellem 3D-Druck realisierbar ist. Die Anlage ist bereits vollständig „H2-ready“ und bietet damit auch unter unsicheren Marktbedingungen einen konkreten Einstieg in eine klimafreundlichere Prozesswärmeversorgung.
Wie Geschäftsführer Jens te Kaat betont: „Wir können einen wesentlichen Beitrag leisten, um CO2 zu reduzieren.“ Entscheidend sei nun, diese Lösung in weiteren Industrieanlagen in den Einsatz zu bringen.
Bildhinweise
Bildquelle: Max und Zoé Jackwerth | von JACKZ Productions
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