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29. Juli 2026
Projektleiter Bernd Feller erläutert im Interview, wie das GWI Brennerkonzepte für die direkte Ammoniakverbrennung entwickelt, welche Ergebnisse das Forschungsprojekt NH3preheat erzielt hat und welches Potenzial die Technologie für industrielle Hochtemperaturprozesse bietet.
Am 10. September 2026 präsentiert Bernd Feller auf dem vgbe Congress 2026 in Berlin aktuelle Forschungsergebnisse zur direkten Verbrennung von Ammoniak in industriellen Brennersystemen. Im Interview erklärt er, warum Ammoniak als Energieträger zunehmend an Bedeutung gewinnt, welche Herausforderungen bei der Verbrennung bestehen und welche Ergebnisse das Forschungsprojekt NH3Preheat erzielt hat.
In meinem Vortrag stelle ich die Ergebnisse unserer grundlegenden Untersuchungen zum thermischen partiellen Cracken von Ammoniak vor. Außerdem präsentiere ich das im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojektes entwickelte Verbrennungskonzept sowie das daraus entstandene Brennerdesign mit internem partiellem Cracken. Damit konnten wir unter semi-industriellen Bedingungen zeigen, dass eine direkte Verbrennung von reinem gasförmigem Ammoniak unter Einhaltung der geltenden Emissionsgrenzwerte möglich ist.
Ammoniak ist ein vielversprechendes Wasserstoffderivat. Es lässt sich einfach speichern und transportieren und kann dadurch eine wichtige Rolle beim Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft spielen. Besonders für dezentrale Industriestandorte eröffnet die direkte Nutzung von Ammoniak neue Möglichkeiten, fossile Energieträger zu ersetzen und CO₂-Emissionen zu reduzieren.
Ammoniak ist im Vergleich zu Erdgas oder Wasserstoff ein äußerst reaktionsträges Gas, wodurch sich Flammen deutlich schwerer stabilisieren lassen. Durch den brennstoffgebundenen Stickstoff entstehen potenziell zudem sehr hohe NOx-Emissionen. Genau an diesen Fragestellungen haben wir im Projekt gearbeitet und konnten so erfolgreich zeigen, dass neue, innovative Brennerdesigns erhebliche Potenziale bieten, um die beiden Herausforderungen Flammenstabilität und Einhaltung von Emissionsgrenzwerten zu lösen.
Ein zentrales Ergebnis ist die Entwicklung eines vorindustriellen Rekuperatorbrennersystems mit interner Ammoniak-Vorwärmung. Mit diesem System konnten wir Ammoniak direkt verbrennen und dabei NOₓ-Emissionswerte erreichen, die auf beziehungsweise sogar unter dem Niveau heutiger Erdgasbrenner liegen. Das zeigt, dass eine emissionsarme Nutzung von Ammoniak technisch realisierbar ist.
Die Industrie steht vor der Herausforderung, ihre Prozesse zu dekarbonisieren und gleichzeitig wettbewerbsfähig zu bleiben. Unsere Forschung zeigt, dass Ammoniak hierfür eine interessante Option sein kann – insbesondere dort, wo erneuerbarer Wasserstoff in Form von Ammoniak transportiert oder gespeichert wird, ermöglicht das entwickelte Brennersystem die direkte energetische Verwertung ohne zusätzlichen Energieaufwand zur Aufspaltung des Ammoniaks zu Wasserstoff. Die Ergebnisse leisten damit einen Beitrag zur Energiewende und unterstützen die Ziele der Nationalen Wasserstoffstrategie.
Grundsätzlich ist das entwickelte Brennerkonzept für die meisten Anwendungen innerhalb der Thermoprozessindustrie geeignet. Als besonders interessant erscheinen aus heutiger Sicht Hochtemperaturprozesse oberhalb von 750 °C, da bei diesen Temperaturen die nachteiligen Verbrennungseigenschaften des Ammoniaks gut ausgeglichen werden können und ein Ammoniak-Schlupf einfacher zu vermeiden ist.
Darüber hinaus sehen wir großes Potenzial für dezentrale Industriestandorte, die in den kommenden Jahren voraussichtlich noch nicht an das Wasserstoff-Kernnetz angeschlossen sein werden. Für diese Unternehmen könnte Ammoniak eine interessante Alternative sein, um den Einsatz klimafreundlicher Energieträger frühzeitig zu ermöglichen.
Die Technologie selbst ist bereits weit entwickelt und hat theoretisch Vorserienreife erreicht. Aus technischer Sicht wäre der nächste Schritt ein erster Test unter realen Betriebsbedingungen in einer industriellen Anlage.
Die größten Herausforderungen liegen derzeit jedoch weniger in der Brennertechnik als in den regulatorischen Rahmenbedingungen. Ammoniak ist aktuell noch nicht als Brenngas zugelassen. Gleichzeitig muss für erste Demonstrationsvorhaben eine sichere Versorgungsinfrastruktur gewährleistet sein. Eine Vielzahl der damit verbundenen Themen werden wir uns daher im Rahmen des Nachfolgeprojektes LiquidNH3 gemeinsam mit unserem Projektpartner der KueSol Additive GmbH widmen.
Das Ziel des Projektes NH3Preheat war die Entwicklung eines effizienten Rekuperatorbrenner der eine stabile und schadstoffarme Verbrennung von gasförmigem Ammoniak ermöglicht. Über erste Grundlagenuntersuchungen und einen Prototypen im Labormaßstab konnten wir so gemeinsam das Konzept des internen, partiellen Crackens entwickeln und auf einen industriellen Maßstab hochskalieren.
Der vgbe Congress bietet eine hervorragende Gelegenheit, unsere Forschungsergebnisse mit Fachleuten aus Industrie, Wissenschaft und Energiewirtschaft zu diskutieren. Ich freue mich besonders auf den fachlichen Austausch und darauf, neue Impulse für die Weiterentwicklung der Technologie mitzunehmen.
