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Erstmals Glasherstellung mit grünem Wasserstoff erfolgreich getestet

© Schott AG, Alexander Sell© Schott AG, Alexander Sell

Bonn – Bei der Glasherstellung entstehen bei hohen Temperaturen große Mengen an Kohlendioxid. Im Kopernikus-Projekt P2X wurde grüner Wasserstoff als Ersatz von Erdgas eingesetzt. Allerdings ist die Umstellung alles andere als trivial.

Das Bundesforschungsministerium (BMBF) will mit dem Kopernikus-Projekt P2X (Power–to-X) die Decarbonisierung auch in der Glasindustrie beschleunigen. Am Ende sollen die jetzt vorliegenden Testergebnisse auf die gesamte Glas-Produktionskette übertragen und der Beheizungsprozess in einen größeren Maßstab überführt werden.

Grüner Wasserstoff statt Erdgas – nicht ganz trivial
Bei der Glasherstellung in Deutschland fallen jährlich rd. 5 Mio. t CO2 an. Das Problem: um Quarzsand, Kalk und Soda zu Glas zu verschmelzen, braucht es Temperaturen von rund 1.600 Grad Celsius. Derzeit kommen mit Erdgas betriebene Schmelzwannen zum Einsatz, bei der Erdgas-Verbrennung entstehen jedoch große Mengen CO2.

Wasserstoff könnte das Problem lösen, denn bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht lediglich Wasserdampf und kein CO2. Doch leider lässt sich Erdgas nicht einfach 1:1 gegen Wasserstoff eintauschen, denn Erdgas und Wasserstoff verbrennen bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen. Damit Wasserstoff also zur Glasschmelze in der Praxis genutzt werden kann, muss der Wasserstoff so eingesetzt werden, dass er dieselbe Wärmestrahlung aufweist wie das Erdgas. Zudem braucht es neuartige Systeme, um den Wasserstoff zum Glaswerk und von dort zur Schmelzanlage zu transportieren. Dieser Transport ist derzeit noch deutlich komplizierter als der von Erdgas.

Erster Test bei Schott: Glasschmelze mit Wasserstoff
Im Kopernikus-Projekt P2X ist nun erstmalig ein Test zur Glasschmelze mit Wasserstoff erfolgreich abgeschlossen worden. Die Schott AG hat in ihrem Mainzer Werk acht Wochen lang eine Technikums-Schmelzanlage mit Wasserstoff befeuert – und dabei das Erschmelzen von drei verschiedenen Gläsern getestet.

Das Ergebnis geht in die richtige Richtung: Bei der Befeuerung mit Wasserstoff und Sauerstoff konnte eine ähnliche Brennerleistung mit ähnlichen Temperaturen erreicht werden wie beim herkömmlichen Betrieb mit Erdgas und Sauerstoff. Auch die Qualität des hergestellten Glases ähnelte derjenigen des herkömmlichen Glases. Bisher war vor allem nicht klar, in welchem Maße der bei der Verbrennung von Wasserstoff entstehende Wasserdampf die chemische Zusammensetzung des Glases möglicherweise negativ beeinflusst. Die ersten Ergebnisse sind laut BMBF vielversprechend, zeigten aber durchaus die wasserdampfbedingten Änderungen der Glaseigenschaften im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsprozess. Ob die Eigenschaftsänderungen noch spezifikationsgerecht sind, ist für jedes Glas in weiteren Versuchen noch zu klären.

Die nächsten Schritte im P2X-Projekt
Im nächsten Schritt wird ein weiterer produktionsnaher Versuch gestartet. Er soll auch die in der Spezialglasherstellung notwendigen Prozessschritte zur Steuerung der Glasqualität enthalten. Parallel dazu laufen weitere Arbeiten am Aufbau einer kompletten Versorgungsinfrastruktur und an einem Konzept für die Wasserstoffversorgung. Ziel von P2X ist es, die Ergebnisse auf die gesamte Glas-Produktionskette zu übertragen und den Beheizungsprozess in einen größeren Maßstab zu überführen.

Über die Glasindustrie in Deutschland
Deutschland ist der größte Glas-Lieferant Europas: Laut Branchensteckbrief der Glasindustrie ist jedes fünfte verkaufte Glas in der EU heute made in Germany. Mit über 50.000 Mitarbeitern und einem Umsatz von jährlich rund 10 Milliarden Euro ist die Glasindustrie wichtiger Wirtschaftsfaktor der Bundesrepublik. Das Problem: Für jährlich rund 7 Millionen Tonnen verkaufsfähigen Glases fallen derzeit pro Jahr rund 5 Millionen Tonnen CO2-Emissionen an.

© IWR, 2021


30.03.2021

 



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