Effiziente Anwendungstechnik

Der effiziente Umgang mit Energie senkt Emissionen und Kosten. Von smarten Heizungen in Einfamilienhäusern über gewerbliche Anwendungen bis hin zu komplexen Brennern in Industrieanlagen oder in der Stromversorgung – in allen Leistungsklassen können technologische Innovationen genutzt werden, um den Energieverbrauch zu senken oder völlig neue Bereiche für Gasanwendungen zu erschließen.

Effiziente Anwendungstechnik

Der effiziente Umgang mit Energie senkt Emissionen und Kosten. Von smarten Hei­zungen in Ein­familien­­häusern über gewerbliche Anwen­dungen bis hin zu komplexen Brennern in Indus­trie­anlagen oder in der Strom­ver­sorgung – in allen Leis­tungs­klassen können tech­no­lo­gische Inno­vationen genutzt werden, um den Energie­verbrauch zu senken oder völlig neue Be­reiche für Gas­an­wen­dungen zu erschließen.
Der Innovationspreis in der Kategorie Effiziente Anwen­dungstechnik prämiert neue, marktverfügbare Produkte oder solche, deren Markt­einführung absehbar ist. Auch Verfahren und Prozesse, die einen relevanten Beitrag zur Energieeffizienz leisten können, sind in dieser Kategorie willkommen.

In unserem Online-Meetup am 5. Oktober 2022 haben die Nominierten für den Innovationspreis der deutschen Gaswirtschaft in der Kategorie Effiziente Anwendungstechnik ihre spannenden Projekte persönlich vorgestellt. Folgende Projekte sind nominiert:

  • KI-prognostizierte Anlagenoptimierung
  • Reku­per­ator­brenner iRecu®
  • Micro-Mix-Brennkammer für Erdgas und Wasserstoff

Bewerben Sie sich bis zum 30. Juni 2022 in der Kategorie Effiziente Anwendungstechnik.

Die unabhängige Jury hat die eingegangenen Bewerbungen gesichtet und sich intensiv beraten. Für den Innovationspreis der deutschen Gaswirtschaft 2022 in der Kategorie „Effiziente Anwendungstechnik“ nominiert sind:

  • die AVAT Automation GmbH mit ihrer Regelungslösung SE2Optimzer für BHKW
  • der Wasserstoffbrenner von Kueppers Solution
  • der H2-Micro-Mix-Brenner von Kawasaki Gas Turbine Europe, B&B-AGEMA, dem IDG der RWTH Aachen und der FH Aachen

SE2Optimizer für BHKW

Der Betrieb energie­in­tensiver KWK-Anlagen weist häufig hohe Ein­spar­potenziale auf, die auf­grund der Anlagen­kom­plexi­tät selten genutzt werden. Die Wirt­schaft­lich­keit dieser Anlagen kann mit der Auto­mati­sierungs­lösung der AVAT Auto­mation GmbH deutlich verbessert werden.

KI-prog­nosti­zierte Anlagen­optimie­rung

Mit dem SE2Optimizer laufen die Er­zeugungs­anlagen nur dann, wenn es wirt­schaft­lich sinn­voll ist oder Liefer­ver­träge ein­gehalten werden müssen. Betreiber von Energie­zen­tralen, Nah­ärme-Kraft­werken oder Indus­trie­anlagen profi­tieren so spürbar von Mehr­er­lösen bei höchster Ver­sor­gungs­sicher­heit und von einer er­heb­lichen Reduktion der CO2-Emis­sionen. Mit der KI-basierten Opti­mie­rungs­lösung wurde ein sich selb­ständig adap­tieren­des System entwickelt, das die Er­zeu­gungs- und Last­flexi­bili­täten eines BHKWs optimal nutzt. Zudem können Erzeuger Erneuer­barer Energien in das Gesamt­system in­tegriert und somit in die wirt­schaft­liche Opti­mie­rung ein­bezogen werden.
Voll­auto­matisiert erzielt der SE2Optimizer an­schließend mit über­schüssig erzeugter Ener­gie Mehr­erlöse in Zeiten hoher Preise an der Strom­börse und nutzt in Zeiten günstiger Strom- oder Gas­preise die ge­rin­geren Verbrauchs­kosten zur eigenen Produktion. Wann der richtige Zeit­punkt für welche der beiden Aktionen ist, wird mittels künst­licher Intelli­genz selbst­ständig ermittelt. KWK-Anlagen leisten durch die opti­mierte Fahr­weise einen wich­tigen Bei­trag zur Energie­wende.
Vollautomatisiert erzielt der SE2Optimizer anschließend mit überschüssig erzeugter Energie Mehrerlöse in Zeiten hoher Preise an der Strombörse und nutzt in Zeiten günstiger Strom- oder Gaspreise die geringeren Verbrauchskosten zur eigenen Produktion. Wann der richtige Zeitpunkt für welche der beiden Aktionen ist, wird mittels künstlicher Intelligenz selbstständig ermittelt. KWK-Anlagen leisten durch die optimierte Fahrweise einen wichtigen Beitrag zur Energiewende.

Bekanntgabe der Nominierten

Nach Bewerbungsschluss sichtet und bewertet die unabhängige Jury die eingegangenen Bewerbungen. Wer für den Innovationspreis der deutschen Gaswirtschaft 2022 in der Kategorie Effiziente Anwen­dungstechnik nominiert wird, erfahren Sie hier.

Wasser­stoff für eine CO2-freie Thermo­prozess­industrie

Im Bereich der indus­triellen Wärme­er­zeugung werden heute Wärme­tauscher ein­gesetzt, die als ein­fache Rohr-in-Rohr-Wärme­tau­scher ausgeführt sind. Das Opti­mie­rungs­potenzial ist weit­gehend aus­ge­schöpft. An diesem Punkt setzt die Kueppers Solutions GmbH mit der inno­vativen additiven Ferti­gung an.

Serien­brenner aus dem 3-D-Drucker

Mit dem Reku­per­ator­brenner iRecu® wird nicht nur die Effi­zienz solcher Systeme erhöht, sondern auch regene­rative Brenn­stoffe wie Wasser­stoff tech­nisch und somit für den Markt nutz­bar zu machen. Der Dual-Fuel-Brenner ist im Be­trieb zwischen Wasser­stoff und Erd­gas um­schaltbar und ist höchst effi­zient. Die Mög­lich­keiten des 3D-Druck-Her­stel­lungs­ver­fah­ren und sie digi­tale Wert­schöp­fungs­kette er­mög­liche es, Custom-made-Produkte in Serien­ferti­gung an­zu­bieten.
Gegen­über heutigen Systemen ermög­licht der iRecu® bereits im Erd­gas­be­trieb Energie- und CO2-Ein­spa­rungen von min­destens 10 Prozent, die sofort nach Um­rüs­tung der An­lage verfügbar sind. Bei aus­reichen­der Ver­füg­bar­keit von Wasser­stoff wird es zukünf­tig ohne er­neute Anlagenumrüstung möglich sein, indus­tri­elle Wärme voll­ständig CO2-frei zu er­zeugen. Damit können wir nicht nur lang­fris­tig, sondern schon heute einen Bei­trag zur Lö­sung der ak­tuel­len Erd­gas­krise und zur Ener­gie­wende ins­gesamt leisten.
Gegenüber heutigen Systemen ermöglicht der iRecu® bereits im Erdgasbetrieb Energie- und CO2-Einsparungen von mindestens 10 Prozent, die sofort nach Umrüstung der Anlage verfügbar sind. Bei ausreichender Verfügbarkeit von Wasserstoff wird es zukünftig ohne erneute Anlagenumrüstung möglich sein, industrielle Wärme vollständig CO2-frei zu erzeugen. Damit können wir nicht nur langfristig, sondern schon heute einen Beitrag zur Lösung der aktuellen Erdgaskrise und zur Energiewende insgesamt leisten.

Wasser­stoff­ver­bren­nungs­system für Gas­turbinen

Wasser­stoff wird eine Schlüs­sel­rolle als alter­nativer Gas­tur­binen-Brenn­stoff in der de­kar­boni­sierten Strom- und Wärme­er­zeu­gung spielen. Durch seine physi­ka­lischen Eigen­schaf­ten können be­stehende Dry-Low-Emission (DLE) Gas­tur­bi­nen­verbrennungs­systeme aller­dings nicht für die Wasser­stoff­ver­brennung ein­ge­setzt wer­den. Die Ent­wicklung einer DLE Wasser­stoff­ver­brennungs­tech­no­logie ist eine wesent­liche Vor­aus­set­zung für mit Wasser­stoff be­trie­bene Gas­tur­binen.

H2-Micro-Mix-Brenner

Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (KHI) hat in Ko­ope­ration mit der B&B-AGEMA GmbH und dem Institut für Dampf- und Gas­tur­binen (IDG, RWTH Aachen) sowie der FH Aachen die so­ge­nannte Micro Mix Brenn­kammer ent­wickelt und am IDG ge­testet. Die Micro Mix-Tech­no­logie stellt ein inno­va­tives DLE Wasser­stoff­ver­bren­nungs­system zur Ver­brennung von 100 vol% Wasser­stoff dar. Der Hoch­druck-Prüf­stand des IDG ist einer der sel­tenen Prüf­stän­de welt­weit an uni­ver­si­tären For­schungs­ein­rich­tungen, an denen in der Praxis ein­ge­setzte Brenn­kammern für Gas­tur­binen reali­täts­kon­form hin­sicht­lich Druck und Tempe­ratur unter­sucht werden. Auf­bauend auf der durch die FH Aachen be­trie­bene Grundlagenforschung des Micro-Mix-Ver­bren­nungs­prin­zips, wurden von der B&B-AGEMA durch an­wen­dungs­orien­tierte Be­rech­nung zahl­reiche Test­brenner und Proto­typen-Brenn­kam­mern in enger Zu­sammen­arbeit mit KHI aus­ge­legt und kon­stru­iert. Letzt­lich er­folgte der Ein­bau der opti­mier­ten Brenn­kammer in eine reale Gas­tur­binen­anlage, welche erfolg­reich be­trieben wird.
Das inno­vative Ver­bren­nungs­system er­reicht ohne zu­sätz­lichen Wasser- oder Dampf­ein­satz deut­lich nie­drige­re NOx-Emis­sion­en als kon­ven­tio­nelle Ver­bren­nungs­systeme. Hinzu kommt die in­hä­rente Sicher­heit gegen Flash-Back. Durch erfolgreiche Weiter­ent­wick­lung zur Brenn­stoff­flexi­bili­sie­rung können dem Ver­bren­nungs­system bis zu 50 vol% Erd­gas bei­ge­mischt werden.

Das innovative Verbrennungssystem erreicht ohne zusätzlichen Wasser- oder Dampfeinsatz deutlich niedrigere NOx-Emissionen als konventionelle Verbrennungssysteme. Hinzu kommt die inhärente Sicherheit gegen Flash-Back. Durch erfolgreiche Weiterentwicklung zur Brennstoffflexibilisierung können dem Verbrennungssystem bis zu 50 vol% Erdgas beigemischt werden.