Über das Programm

Zusammenfassung

Für eine Transformation des Energiesystems hin zur kohlenstoffneutralen Energiewandlung ist die thermochemische Nutzung wasserstoffbasierter Brennstoffe unerlässlich, da sie in diesem Zusammenhang erhebliche Vorteile bietet. Thermochemische Energiewandlungsverfahren sind weit verbreitet, zuverlässig und lassen sich mit Brennstoffen wie Wasserstoff und Ammoniak vollständig kohlenstofffrei betreiben. Sie sind „drop-in“-fähig und ermöglichen eine graduelle Substitution fossiler Energieträger, wodurch komplexe disruptive Technologiewechsel vermieden werden. Daher kommen thermochemischen Hochtemperaturprozessen in Verbindung mit kohlenstofffreien chemischen Energieträgern im Energiesystem der Zukunft und der vorangehenden Übergangsphase Schlüsselrollen zu. Diese Technologien erfordern Brennstoffflexibilität, die hier gemeinsam mit der Optimierung von Effizienz, Emissionen und Sicherheit durch die Kombination der Verbrennungswissenschaften mit innovativen Fertigungsverfahren, z. B. der additiven Fertigung, und den damit verbundenen Freiheitsgraden in Material und Design erreicht werden soll.

Im Vergleich zu herkömmlichen Brennstoffen besitzen Wasserstoff und Ammoniak fundamental andere Verbrennungseigenschaften, die sich etwa in außerordentlich hohen Brenngeschwindigkeiten sowie unterschiedlichen Flammbarkeitsgrenzen und Zündenergien widerspiegeln. Viele dieser Aspekte sind aufgrund der bislang untergeordneten technologischen Relevanz dieser Brennstoffe nur unzureichend untersucht und für eine weitere Technologieentwicklung nicht ausreichend gut verstanden. Allerdings bergen diese Brennstoffe große Potentiale, um thermische Wirkungsgrade und Schadstoffemissionen erheblich zu verbessern. Dabei ermöglicht simulationsgestütztes Design gemeinsam mit modernen Fertigungsverfahren neue Brennergeometrien, die den hohen Anforderungen bei der Verwendung dieser Brennstoffe genügen können.

In diesem Schwerpunktprogramm (SPP) wird ein neuer interdisziplinärer Ansatz verfolgt, der die Kompetenzen der Verbrennungsforschung und der additiven Fertigung miteinander verknüpft. Die Hypothese des SPP ist, dass nur ein umfassendes Verständnis der Verbrennungsgrundlagen sowie die Integration moderner 3D-Fertigungsverfahren durch simulationsgestütztes Design die gleichzeitige Verbesserung von Flexibilität, Effizienz und Emissionen in thermochemischen Energiewandlungsprozessen ermöglichen kann.

Das SPP soll als koordinierte und netzwerkbildende Maßnahme dazu beitragen, die relevanten Disziplinen der Chemie, der Verbrennungsforschung, der Materialwissenschaften und der Fertigungstechnologien zusammenzubringen. Dadurch sollen die technologierelevanten Grundlagen systematisch, schnell und interdisziplinär entwickelt werden, sodass zeitnah die Basis für weitere Technologieentwicklung im Bereich der thermochemischen Nutzung kohlenstofffreier Brennstoffe ermöglicht werden kann und so ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz geleistet wird.

Weitere Informationen

Eine verkürzte Version des Einrichtungsantrags mit mehr Informationen finden Sie hier.

Timeline

• • Proposal submission deadline: 29. November 2022

• • Review panel site visit with all proposers:
    • • 9./10. February 2023
    • • Poster presentation
    • • Guidelines for posters: A0, portrait (one poster per proposal, i.e., the sub-projects share a poster)