Eine erdgasbefeuerte industrielle Beheizung wird umgestellt. Welche spezifischen Randbedingungen sind bei einer Umstellung auf einen Betrieb mit Wasserstoff zu beachten?
Wobbe-Index ist 9,5% geringer (Maß für Energielieferung und Auskunft über Austauschbarkeit verschiedener Gase)
Größerer Volumenstrom notwendig (ca. 3x) aufgrund der volumetrischen geringeren Energiedichte als CH4 -> Anpassung der Zuleitungen
Erhöhung der Flammentemperatur und Verringerung der Flammenlänge
Anpassung am Brenner / der Ofenführung
Mehr NOx Emissionen stellen große Herausforderung dar, bspw. bei Gasturbinen und -motoren
Erhöhung der Flammengeschwindigkeit -> Gefahr auf Rückschlag
Geänderter Explossionsgefahr
Flamme schlecht sichtbar -> Gefahr
Flüchtiger als CH4
Führt eher zu Verspödungen des Materials
Diffusionsgefahr (hohe Anforderungen an Dichtungen, Kleinstes Molekül)
Taupunkttemperatur steigt -> Relevant für die Rauchgasreinigung
Wasser statt CO2 als Abfallprodukt
Was ist bei Drosselung/Entspannung von H2 zu beachten mit Blick auf die Temperatur?
NegativerJoule-Thomson Effekt: Entspannung von Wasserstoff führt zu einer Erwärmung, bei anderen Gasen typischerweise Abkühlung
Unterhalbdes Umkehrpunktes (TU) von -73 °C kühlt sich auch Wasserstoff bei Entspannung ab
Beispiel: von 700 auf 1 bar bei 25° C-> Temperaturer erhöht sich um 60K
Externe kontinuierliche oder Vorkühlung notwendig
Was versteht man unter Normalwasserstoff? Wodurch unterscheidet sich Normalwasserstoff von flüssigem Wasserstoff?
Normalwasserstoff n-H2 bei Raumtemperatur: 25% para-H2 (antiparallele Drehung, energieärmer) und 75% ortho-H2 (parallele Drehung, energiereicher)
über 250 K immer diese Aufteilung
LH2 ab T unter -253°C (20 K vom Absolutennullpunkt)
je kälter, desto mehr para-H2
LH2 100% para-H2
Die ortho-para- Umwandlung erfordert Energie (exotherme Reaktion)
ist eine wesentliche Randbedingungen die bei der Verflüssigung von Wasserstoff zu berücksichtigen ist
Wie verändert sich die Abgaszusammensetzung bei dem Betrieb eines Gasbrenners mit Wasserstoff im Vergleich zu einem Betrieb mit Erdgas?
Was verändert sich durch eine Oxyfuel-Verbrennung?
CH4: CO2, N2, H2O
H2: kein CO2, mehr NOx und mehr H20 und Wasserdampf
Oxyfuel-Verbrennung (Reiner O2 statt Luft)
H2: Vermeidung von Stickoxiden NOx, mögliche Effizienzsteigerung durch höhere Temperaturen
CH4: Weniger Stickoxide NOx und CO2, mögliche Effizienzsteigerung durch höhere Temperaturen, Erleichtert CCS
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