Die Glasproduktion ist sehr energieintensiv. Bei der Glasschmelze werden Temperaturen von über 1.500 Grad Celsius benötigt, die in der Regel über die Verbrennung von Erdgas erreicht werden. Um unabhängiger von diesem Energieträger zu werden, suchen die Glashersteller nach Alternativen zur Beheizung ihrer Glaswannen. (Foto: © Saint-Gobain)
Mai 2022
Ziel des Gemeinschaftsprojekts war die Untersuchung von Wasserstoff in regenerativen Glasschmelzwannen, um Erdgas langfristig als Energieträger abzulösen.
Das Projekt HyGlass, an dem der Bundesverband Glasindustrie e.V. (BV Glas) und das Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. (GWI) beteiligt waren, wurde vom Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen über das Förderprogramm "progres.nrw – Innovation" mit Unterstützung der NRW.Energy4Climate gefördert und von Glasherstellern in Nordrhein-Westfalen mit großem Engagement unterstützt. Bei dem Projekt wurden sowohl Wasserstoff-Erdgas-Gemische als auch der Einsatz von reinem Wasserstoff untersucht.
Die Experten des GWI betrachteten unter anderem neben dem Einsatz von Wasserstoff in der Glasschmelze die Aspekte der Logistik und Beschaffung sowie die technische Machbarkeit entlang der Wertschöpfungskette. Der Fokus lag darauf, die Auswirkungen von Wasserstoff sowohl auf die Verbrennung als auch auf die Glasqualität zu analysieren.
"Wasserstoff ist einer der großen Hoffnungsträger beim Umstieg von konventionellen auf regenerative Energieträger", erläutert Dr. Johann Overath, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbands Glasindustrie e.V. "Der BV Glas hat sich daher bereits frühzeitig im Rahmen seiner Dekarbonisierungsstrategie mit den Potenzialen beschäftigt."
Die Experimente und Simulationen haben gezeigt, dass der Einsatz von Wasserstoff insgesamt moderate Auswirkungen auf die Verbrennung aufweist, solange Luftzahl und Brennerleistung durch eine Regelungsstrategie konstant gehalten werden. Sowohl Ofenraumtemperatur als auch Wärmeübertragung bleiben annährend konstant. Durch den Einsatz von Wasserstoff können höhere NOx-Emissionen entstehen, die jedoch durch technische Maßnahmen an den Wannen kompensiert werden können.
Eine Herausforderung liegt dagegen darin, den Einfluss des Wasserstoffes auf die Glasqualität gering zu halten. "Wir haben festgestellt, dass es durch den Einsatz von Wasserstoff in der Glasschmelze indirekt zu Veränderungen der Glasqualität, z. B. Verfärbungen, kommen kann.
Interessanterweise sind diese Verfärbungen unabhängig vom Wasserstoffgehalt im Erdgas-H2-Gemisch und lassen sich demzufolge nicht durch höhere oder niedrigere Zumischungsraten regulieren", erklärt Dr.-Ing. Anne Giese, Abteilungsleiterin Industrie- und Feuerungstechnik am GWI.
Eine Anpassung könnte jedoch über eine veränderte Zusammensetzung des Glasgemenges erfolgen. Hier sind noch weitere, umfassende Untersuchungen erforderlich, um die gewünschte Glasqualität dauerhaft zu erreichen.
Damit sich die Glasindustrie langfristig auf Wasserstoff umstellen kann, müsste auch die Verfügbarkeit von grünem Strom deutlich aufgestockt werden. Denn die Untersuchungen haben ebenfalls ergeben, dass die verfügbaren Stromerzeugungskapazitäten (Wind und Solar) in einem Umkreis von 20 Kilometer um die jeweiligen Glasstandorte in NRW aktuell nicht ausreichen, um Wasserstoff herzustellen, selbst wenn diese nur für die Glasindustrie zur Verfügung stünden.
Der Bundesverband Glasindustrie e.V. vertritt die wirtschaftspolitischen Interessen der Glas herstellenden Industrie in Deutschland. Dazu zählen die Bereiche Flachglas, Behälterglas, Wirtschaftsglas, Glasfasern, Spezialglas sowie Glasbearbeitung und -veredelung. Der Branche gehören rund 400 Betriebe mit circa 54.000 Beschäftigten an. Der Gesamtumsatz betrug 2021 rund 10,2 Milliarden Euro.
Das Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. (GWI) ist ein gemeinnütziges und unabhängiges Forschungsinstitut, das seit vielen Jahrzehnten mit seinen Mitgliedern, Partnern und Kunden die Energiethemen der Zukunft gestaltet. Mit der Energiewende hat sich das GWI zu einem technologieoffenen Energie-Institut weiterentwickelt, das im Rahmen seiner anwendungsnahen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in zahlreichen Forschungsprojekten auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene sowie der direkten Zusammenarbeit mit der Industrie involviert ist.
Weitere Informationen: bvglas.de
gwi-essen.de
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