Stationäre Verbrennungssysteme sind eine weit verbreitete Technologie in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen. Um ihren Energiebedarf zu decken, verlässt sich die Industrie hauptsächlich auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe und wird so zu einem bedeutenden Verursacher der globalen Kohlendioxidemissionen. Aus diesem Grund ist die Dekarbonisierung hoch energieintensiver Industriesektoren von strategischer Bedeutung im Kampf gegen den Klimawandel. Die Einführung von Wasserstoff als kohlenstofffreier Brennstoff zur Ersetzung fossiler Quellen erscheint als attraktive Lösung, um den CO2-Fußabdruck stationärer Verbrennungssysteme zu reduzieren, aber viele technische Herausforderungen müssen angegangen werden und waren in den letzten Jahren Gegenstand umfangreicher Forschung. Ziel dieses Kapitels ist es, den aktuellen Stand der Wasserstoffverbrennung in stationären Verbrennungssystemen aus experimenteller und numerischer Perspektive zu überprüfen. Insbesondere werden die Eigenschaften von Wasserstoff und wasserstoffangereicherten Brennstoffen analysiert, die von Laborbrennern, in denen innovative Konzepte bewertet werden können, bis hin zu quasi-industriellen und großindustriellen Anwendungen reichen. Die wichtigsten numerischen Ansätze zur Modellierung der Wasserstoffverbrennung werden ebenfalls beschrieben. Abschließend werden Forschungstrends und zukünftige Richtungen identifiziert, mit besonderem Fokus auf innovative Konzepte wie maschinelles Lernen und digitale Zwillinge, die eine spannende Gelegenheit für neue Ansätze im Design stationärer Verbrennungssysteme darstellen können.

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Wasserstoffbetriebene stationäre Verbrennungssysteme

  • Alessandro Parente,
  • Matteo Savarese,
  • Saurabh Sharma

摘要

Stationäre Verbrennungssysteme sind eine weit verbreitete Technologie in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen. Um ihren Energiebedarf zu decken, verlässt sich die Industrie hauptsächlich auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe und wird so zu einem bedeutenden Verursacher der globalen Kohlendioxidemissionen. Aus diesem Grund ist die Dekarbonisierung hoch energieintensiver Industriesektoren von strategischer Bedeutung im Kampf gegen den Klimawandel. Die Einführung von Wasserstoff als kohlenstofffreier Brennstoff zur Ersetzung fossiler Quellen erscheint als attraktive Lösung, um den CO2-Fußabdruck stationärer Verbrennungssysteme zu reduzieren, aber viele technische Herausforderungen müssen angegangen werden und waren in den letzten Jahren Gegenstand umfangreicher Forschung. Ziel dieses Kapitels ist es, den aktuellen Stand der Wasserstoffverbrennung in stationären Verbrennungssystemen aus experimenteller und numerischer Perspektive zu überprüfen. Insbesondere werden die Eigenschaften von Wasserstoff und wasserstoffangereicherten Brennstoffen analysiert, die von Laborbrennern, in denen innovative Konzepte bewertet werden können, bis hin zu quasi-industriellen und großindustriellen Anwendungen reichen. Die wichtigsten numerischen Ansätze zur Modellierung der Wasserstoffverbrennung werden ebenfalls beschrieben. Abschließend werden Forschungstrends und zukünftige Richtungen identifiziert, mit besonderem Fokus auf innovative Konzepte wie maschinelles Lernen und digitale Zwillinge, die eine spannende Gelegenheit für neue Ansätze im Design stationärer Verbrennungssysteme darstellen können.