Demonstrationsvorhaben
HyHeat
Das Demonstrationsvorhaben HyHeat zeigt, wie Wasserstoff als Brenngas optimal in den Prozess der sogenannten Wärmebehandlung integriert werden kann. Das eröffnet die Möglichkeit, die Produktion von Karosserieteilen und anderen flachen Metallbauteilen in Zukunft ohne klimawirksame Emissionen zu gewährleisten. © schwartz Gruppe
Klimafreundliche Verbrennung für die Wärmebehandlung
Ein bewährter Weg, um die Form oder Härte von Metallen zu ändern, ist die Wärmebehandlung. Allerdings verursachen die dafür nötigen industriellen Hochtemperaturprozesse oft große Mengen des klimawirksamen Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2). Hier setzt das Demonstrationsprojekt HyHeat an: Gemeinsam arbeiten die schwartz Gruppe aus Simmerath, Weltmarktführer im Bereich Wärmebehandlungsanlagen für das Presshärten, und das Forschungszentrum Jülich an Lösungen, um diese Emissionen zu reduzieren.
Das CO2-Einsparpotenzial ist groß: Eine Wärmebehandlungsanlage für das Presshärten verursacht jährlich bis zu 3000 Tonnen CO2-Emissionen. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert das Vorhaben mit 1,71 Millionen Euro bei einem Gesamtvolumen von 2,44 Millionen Euro.
Leitung des Vorhabens
„Mit HyHeat zeigen wir eine Möglichkeit auf, wie ein energieintensiver Prozess wie die Metallverarbeitung in Zukunft klimafreundlich, planungssicher und wettbewerbsfähig gestaltet werden kann.“
Philipp Morsch, koordiniert die wissenschaftliche Begleitung des HC-H2.
Was passiert hier, technische Details
Im Kern des Demonstrationsvorhabens steht die emissionsarme Wärmebehandlung von presshärtbaren Metallplatinen – zugeschnittene oder vorgestanzte Blechteile, wie sie etwa als Ausgangsmaterial im modernen, automobilen Karosserieleichtbau verwendet werden. Die Metallplatinen werden in einem komplexen Verfahren auf über 900 °C erhitzt. So lassen sie sich härten und gut verformen. Das geschieht im nachgelagerten Prozessschritt in einem gekühlten Presswerkzeug. Die schwartz Gruppe zeigt mit der Möglichkeit, in Zukunft auch Wasserstoff als Brenngas einzusetzen, eine klimafreundliche Variante der Wärmebehandlung mit Verbrennung auf. Herzstück sind innovative Multifuel-Brenner, die erstmals ohne Modifikation der Anlage mit Wasserstoff, Erdgas, Propan oder Brenngasgemischen betrieben werden können. Die neuartigen Brenner sind eine Entwicklung des Tochterunternehmens Econova GmbH. Bis Ende 2025 baut die schwartz Gruppe an ihrem Stammsitz in Simmerath eine Pilotanlage mit den Multifuel-Brennern auf. Anschließend soll der Pilot im Betrieb demonstriert werden als Vorstufe für eine mögliche größere Wärmebehandlungsanlage im Industriemaßstab.
Die schwartz Gruppe baut in Simmerath bis zum Jahresende eine Demonstrationsanlage auf, die einen Teilbereich einer Wärmebehandlungsanlage darstellt. Die Anlage zeigt erstmals die Möglichkeit, übergangslos zwischen mehreren Brenngasen zu wechseln. © Forschungszentrum Jülich/schwartz Gruppe
Das Institut für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft (INW) des Forschungszentrums Jülich prüft im Rahmen von HyHeat mit Simulationen, welche Speichertechnologie am besten geeignet ist, wenn am Standort keine Pipelineversorgung mit Wasserstoff gegeben ist. Besonders hat das Team des INW dabei chemische Speichermöglichkeiten im Blick, bei denen Wasserstoff in ein größeres Molekül eingebunden und so einfacher gespeichert und transportiert werden kann. Ein zentraler Aspekt ist dabei die Wärmeintegration.
Die Wärmebehandlungsanlagen der schwartz Gruppe erwärmen die Platinen indirekt. Die Flamme des Brenners erhitzt ein Metallrohr von innen, welches die Wärme dann über die Außenseite an die abgibt. Das heiße Abgas tritt aus dem Rohr aus, ohne mit den Platinen in Kontakt zu kommen. „Wir wollen die im Abgas enthaltene Energie für den Freisetzungsprozess des Wasserstoffs aus dem größeren Molekül nutzen“, sagt Philipp Morsch, der die wissenschaftliche Begleitung des INW koordiniert.
Interessenten, die sich über das Vorhaben HyHeat informieren wollen, können sich per Mail an die Adresse info.hch2@fz-juelich.de wenden.
So kann der Wasserstoffbetrieb der neuartigen Wärmebehandlungsanlage funktionieren: Der Multifuel-Brenner nutzt Wasserstoff (H₂), der mit Sauerstoff (O₂) aus der Umgebungsluft reagiert. Dabei entsteht Hitze, die über das Strahlrohr an die Platine abgegeben wird. Das Produkt der Verbrennung ist Wasserdampf (H₂O), der zusammen mit dem nicht reagierenden Stickstoff (N₂) ein heißes Abgas bildet. Dessen Wärme kann künftig genutzt werden, um Wasserstoff aus einem Wasserstoffderivat freizusetzen – einem größeren, auf Wasserstoff basierenden Molekül.
Unser Partner
Projektstatus
2.000
3
Tonnen CO2-Ersparnis
pro Jahr möglich
Brenngase
ermöglichen hohe Flexibilität und Planungssicherheit