Durch Einsatz von grünem Wasserstoff sollen CO₂-neutrale Technologien für die Sekundäraluminiumindustrie geschaffen werden. Aber Wasserstoff und Aluminium – funktioniert das? Wir finden die Lösung.          

 

 

 

Motivation und Zielstellung

 

Aluminium ist neben Stahl eines der wichtigsten industriellen Metalle. Das Einsatzgebiet erstreckt sich vom Flugzeugbau über das Bauwesen bis zur Verpackungsindustrie. Allein in Deutschland wurden 1,074 Mio. Tonnen Aluminium im Jahr 2021 produziert ^[1]. Etwa die Hälfte von dem in Deutschland erzeugten Aluminium wird aus Schrotten recycelt. Die Herstellung von Sekundäraluminium (recyceltes Aluminium) ist, trotz energiesparenden Maßnahmen ein energieintensiver Prozess. Die benötigte Energie wird größtenteils durch den Einsatz von Erdgas gedeckt, dies führte zu einer Emission von 0,93 t CO_2Äq/t_Al und damit bei einer Produktionsmenge von 564,5 kt Sekundäraluminium zu 0,525 Mio. t CO₂ Äquivalent pro Jahr ^[2].

Das Projekt H2-Alu hat sich das Ziel der detaillierten, materialtechnischen Untersuchung der Auswirkungen einer Wasserstoffzumischung zum Erdgas auf die Aluminiumqualität gesetzt. Darauf aufbauend soll ein Simulationstool entwickelt werden, welches die Auswirkungen der Wasserstoffzumischung im Vorfeld theoretisch vorhersagt, sowie Lösungsansätze für eine Reduzierung einer möglichen Beeinflussung erarbeitet werden.

 

 

Lösungsweg Innovation

 

Die genannten Ziele und Untersuchungsschwerpunkte sollen durch eine Kombination von theoretischen Grundlagenarbeiten, Laboruntersuchungen und der Analyse der Auswirkungen der H₂- und O₂-Zumischung zum Brennstoff bzw. der Verbrennungsluft erreicht werden. Dabei werden sowohl die Methoden der detaillierten messtechnischen Untersuchung, der Auswirkungen auf die Materialeigenschaften des Aluminiums als auch numerische Simulationen und reaktionskinetische Berechnungen zum Einsatz kommen. Im Labormaßstab bzw. an Technikumsanlagen können erste und grundlegende Aussagen zur Beeinflussung einer Wasserstoffanwendung einzelner Aspekte der Aluminiumproduktion getroffen werden.

Die Innovation des Projektes besteht in der Untersuchung der Auswirkungen einer wasserstoffbasierten Anwendung auf die Aluminiumqualität. Nach aktuellen Recherchen wären die hier geplanten Untersuchungen in diesem Umfang die Ersten in der Aluminiumindustrie.

 

 

Projektziele

 

- Materialtechnische Untersuchung der Auswirkungen einer H₂-Zumischung zum Erdgas auf die Aluminiumqualität

- Entwicklung eines CFD-Simulationsmoduls, das die Auswirkungen der H₂-Zumischung vorhersagen kann

- Auswirkungen von mit sauerstoffangereicherter Verbrennungsluft auf die Aluminiumqualität

- Erarbeitung von Kompensationsansätzen, bei Beeinflussung der Aluminiumqualität

- Darstellung des theoretischen CO₂-Reduktionspotenzials für die gesamte Aluminiumindustrie für verschiedene Szenarien der Wasserstoffbereitstellung