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01. Oktober 2022

Das Projekt H2-Alu wird gefördert vom BMBF

Projektlaufzeit: 1,25 Jahre (10/2022 – 12/2023) Förderkennzeichen: 01LJ2106A
Gießofen zur Sekundär-Aluminiumherstellung; © HMT Höfer Metall Technik GmbH & Co KG

Partner: Universität Magdeburg (IFQ), HMT Höfer

Ausgangssituation

Die Aluminiumnachfrage weltweit ist weiterhin steigend. Die ausgesprochen guten Materialeigenschaften machen Aluminium zu einem unverzichtbaren und zukunftsorientierten Material mit zahllosen Einsatzgebieten. Aluminium besitzt gegenüber vielen anderen Produkten den Vorteil, dass es beliebig oft recycelt werden kann, ohne einen Qualitätsverlust zu verzeichnen. Annähernd die Hälfte des in Deutschland produzierten Aluminiums wird durch das Recycling von sogenanntem Sekundäraluminium (Schrott) gedeckt. Die Herstellung von Sekundäraluminium ist trotz der schon umgesetzten Maßnahmen (Luftvorwärmung, Oxy-Fuel, moderne MSR-Technik, usw.) ein energieintensiver Prozess. Im Jahr 2015 wurden in Deutschland beispielsweise etwa 1,9 TWh für die Herstellung aufgewendet, wobei hiervon 83 % des Energiebedarfs aus fossilen Brennstoffen mit einem Erdgasanteil von gut 93 % gedeckt wurden. Dies führte zu einer Emission von 0,93 t CO2Äq/tAl und damit bei einer Produktionsmenge von 620 kt Sekundäraluminium zu 0,58 Mio. t CO2 Äquivalent pro Jahr. Die Substitution von Wasserstoff als Brennstoff für die Produktion von Sekundäraluminium kann einen Beitrag leisten, um das von der Bundesregierung angestrebte Ziel einer Reduktion der CO2-Emissionen von 95 % bis 2050 zu erreichen. Die gegenseitige Affinität von Wasserstoff und Aluminium sowie die damit einhergehenden Auswirkungen auf die Qualität (bspw. auftretende Gasporositäten) der zu fertigenden Gussteile sind allgemein bekannt, die genauen legierungsspezifischen Auswirkungen bislang jedoch nicht hinlänglich geklärt. Aus diesem Grund soll untersucht werden, ob die geplante Wasserstoffzumischung in einer Beeinträchtigung der Schmelze- und Gussteilqualität resultiert.

Projektziele
  • Materialtechnische Untersuchung der Auswirkungen einer H2-Zumischung zum Erdgas auf die Aluminiumqualität
  • Entwicklung eines CFD-Simulationsmodul, das die Auswirkungen der H2-Zumischung vorhersagen kann
  • Auswirkungen von mit sauerstoffangereicherter Verbrennungsluft auf die Aluminiumqualität
  • Erarbeitung von Kompensationsansätzen, bei sinkender Aluminiumqualität
  • Darstellung des theoretischen CO2-Reduktionspotenzials für die gesamte Aluminiumindustrie für verschiedene Szenarien der Wasserstoffbereitstellung