Wasserstoffnutzung in der Glasindustrie
Regenerativer Energieträger zum Betrieb von Schmelzwannen
Die Glasproduktion ist aufgrund der hohen Schmelztemperaturen
von Glas energieintensiv. Der Heizbetrieb von Schmelzwannen in
Floatglasanlagen erfolgt im industriellen Maßstab üblicherweise mit
Erdgas. Im Rahmen des Forschungsprojektes HyGlass haben der
Bundesverband Glasindustrie (BV Glas) und das Gas- und
Wärme-Institut Essen (GWI) untersucht, inwiefern der Einsatz von
Wasserstoff in regenerativen Glasschmelzwannen Erdgas als fossiler
Brennstoff langfristig ablösen kann. Neben dem Einsatz von
Wasserstoff in der Glasschmelze wurden auch Aspekte der Logistik
und Beschaffung sowie die technische Machbarkeit entlang der
Wertschöpfungskette untersucht. Der Fokus lag darauf, die
Auswirkungen von Wasserstoff sowohl auf die Verbrennung als auch
auf die Glasqualität zu analysieren.
Was den Verbrennungsprozess angeht sind die Ergebnisse positiv
ausgefallen: Grundsätzlich eignet sich Wasserstoff in der
Glasproduktion für den Umstieg von fossilen auf regenerative
Energieträger. Diese Annahme basiert auf den Experimenten und
Simulationen, aus denen hervorgegangen ist, dass der Einsatz von
Wasserstoff insgesamt nur moderate Auswirkungen auf die Verbrennung
haben, solange Luftzahl und Brennerleistung durch eine
Regelungsstrategie konstant gehalten werden: Ofentemperatur und
Wärmeübertragung bleiben dabei annähernd konstant. Durch den
Einsatz von Wasserstoff können zwar höhere
Stickstoffoxid-Emissionen entstehen, die jedoch durch technische
Maßnahmen an den Wannen kompensiert werden können.
Eine Herausforderung läge dagegen darin, den Einfluss des
Wasserstoffes auf die Glasqualität gering zu halten. Festgestellt
wurde, dass der Einsatz von Wasserstoff in der Glasschmelze zu
Verfärbungen des Glases führen könne, so Anne Giese,
Abteilungsleiterin Industrie- und Feuerungstechnik am GWI. Diese
Verfärbungen seien unabhängig vom Wasserstoffgehalt im
Erdgas-H2-Gemisch und ließen sich demzufolge nicht durch höhere
oder niedrigere Zumischungsraten regulieren. Eine Kompensation
dieses Effektes könnte durch eine geränderte Zusammensetzung des
Glasgemenges erfolgen.
Als Voraussetzung für den Umstieg der Glasindustrie auf
Wasserstoff müsste eine deutlich höhere Verfügbarkeit von grünem
Strom gesichert sein; das geht aus den Untersuchungen des
Forschungsprojekts hervor. Denn aktuell reichen die verfügbaren
Stromerzeugungskapazitäten aus Wind- und Solarkraft in einem
Umkreis von 20 Kilometern um die jeweils untersuchten Glasstandorte
in NRW nicht aus, um ausreichend Wasserstoff herzustellen – selbst
wenn diese nur für die Glasindustrie zur Verfügung stünden.
