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Innovative Forschung trägt erste Früchte

Projekt zu nachhaltigen Wasserstoffverbrennungskonzepten liefert Ergebnisse

Wilhelmshaven. Seit Mai vergangenen Jahres arbeitet ein Projektkonsortium bestehend aus niedersächsischen Wissenschaftler:innen an der Fragestellung, wie Wasserstoff eingesetzt werden kann, um die Primärregelleistung in thermischen Kraftwerken sicherzustellen. Rund 1,5 Jahre nach Projektbeginn konnte nun ein erstes Arbeitstreffen am Campus Wilhelmshaven der Jade Hochschule stattfinden.

Seit vielen Jahren besteht in Europa ein Verbund-Stromnetz, das für den Betrieb bei einer Netzfrequenz von 50 Hertz ausgelegt wurde. Kommt es zu einem Ungleichgewicht zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch, steigt (bei Stromüberschuss) oder sinkt (bei Strommangel) diese Frequenz. Da sowohl die Verbraucher:innen als auch die Erzeuger elektrischer Energie nur für bestimmte Frequenzbereiche ausgelegt sind, gilt es, die Frequenz stabil zu halten. Dies erfolgt durch die sogenannte Regelleistung, die die Diskrepanz zwischen Strombedarf und Stromverfügbarkeit ausgleicht.

Effiziente Verbrennung bei nachhaltigem Materialeinsatz
Zur Bereitstellung der positiven Primärregelleistung – also der kurzfristigen Stromerzeugung – kann Wasserstoff verwendet werden. Durch die Verbrennung von reinem Wasserstoff mit reinem Sauerstoff entsteht hochwertiger Wasserdampf, der in Großkraftwerken zur spontanen Anhebung der Turbinenleistung und somit zur Erhöhung der Stromproduktion genutzt werden kann. „Technologisch ist dies allerdings nicht ganz einfach umzusetzen, da wir hier von Verbrennungstemperaturen von über 3.000 Grad Celsius sprechen“, sagt Prof. Dr.-Ing. Karsten Oehlert. Eine zusätzliche Schwierigkeit stellt die Verbrennungsqualität dar. Um die Ansammlung von explosivem, unverbranntem Wasserstoff im Kraftwerkskreislauf zu verhindern und eine bestmögliche Nutzung der gespeicherten Energie zu ermöglichen, ist es wichtig, dass die Verbrennung möglichst vollständig abläuft. Im Rahmen des Projektes wurde von der Arbeitsgruppe für Fluidenergiemaschinen (AFEM) und Partnern ein innovatives Brennerkonzept entwickelt, das sich derzeit in der Patentierungsphase befindet. Oehlert erklärt: „Wir können mit unserem neuen Injektor eine kontrollierbare, stabile und hochwertige wassergekühlte Wasserstoffflamme erzeugen.“ Hierdurch wird ein Baustein für zukünftige Anwendungen der H2-O2-Verbrennung gelegt.

Von der Forschung in die Lehre
Um zukünftige Innovationen zu fördern, wird das unter anderem im Rahmen dieses Projekts erworbene Wissen in der neuen Vorlesung „Wasserstofftechnologie“ an der Jade Hochschule in Lehre eingesetzt. Ab diesem Wintersemester können zunächst alle Studierenden aus dem Fachbereich Ingenieurwissenschaften diese Veranstaltung belegen. Ab dem kommenden Semester wird die Veranstaltung für alle interessierten Studierenden aus den übrigen Fachbereichen geöffnet.

Hintergrund
An dem Innovationslabor „Nachhaltige Wasserstoff-Verbrennungskonzepte“ unter dem Dach des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen (EFZN) sind neben der Jade Hochschule und der Leibniz Universität Hannover auch die TU Braunschweig, die TU Clausthal und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) beteiligt. Das Teilprojekt an der Jade Hochschule erhält in den kommenden drei Jahren insgesamt rund 250.000 Euro.

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