Die Nutzung von nachhaltig erzeugtem Wasserstoff mittels Verbrennung ist aufgrund der hohen Verbreitung der entsprechenden Technologien von großem Interesse für die CO₂-freie Zukunft. Dies betrifft einerseits den Mobilitätssektor in der Luftfahrt, in dem die Partner beispielsweise im Excellence-Cluster Sustainable and Energy Efficient Aviation (SE2A) aber auch in neuen EU-Projekten beteiligt sind (HESTIA, EFACA). Gleichfalls sind im Schienenverkehr und für den Straßenverkehr wasserstoffbasierte Verbrennungskonzepte von zunehmendem Interesse, weil sie beispielsweise im Vergleich zu wasserstoffbasierten Brennstoffzellenantrieben eine geringere Systemkomplexität haben und eine erhöhte Robustheit aufweisen. Zudem sind die Reinheitsanforderungen an den Wasserstoff sehr gering (z.B. H₂-ICE-LOC).

Für stationäre Anwendungen ist die direkte wasserstoffbasierte Verbrennung besonders interessant. Dies zeigt beispielsweise das Projekt H₂-BHKW zur kombinierten dezentralen Strom- und Wärmegewinnung, sowie zahlreiche derzeit in der Antragsphase befindliche Projekte (die hier noch nicht aufgeführt sind). Hierzu zählen auch die Anwendungen in der industriellen Verfahrenstechnik, beispielhaft das Projekt OptiProGRessAl und beispielhaft die Anwendung zur Stahlerzeugung (hier nicht als Projekt aufgeführt).

Sehr interessant ist auch die Weiterverarbeitung von Wasserstoff zu flüssigen Energieträgern (die im regenerativen Fall bei Nutzung von CO₂ aus der Biosphäre als treibhausgasneutrale „eFuels” bezeichnet werden). Gerade in der Langstreckenmobilität (Luftfahrt, Schifffahrt, Langstrecken-Straßenverkehr) ist der Vorteil der sehr viel höheren Energiespeicherdichte von flüssigen Energieträgern entscheidend (Projekte MOBILISE, SE2A, sowie weitere in der Vorbereitung befindliche Projekte).

Ausblick

Die Nutzung von grünem Wasserstoff wird absehbar mittels Verbrennung eine große Bedeutung erlangen, weil sie vollständig CO₂-frei stattfinden kann und fast keine Schadstoffe (keinerlei Ruß und unverbrannte Kohlenwasserstoffe) aufweist. Eine Herausforderung für die Forschung und Entwicklung verbleibt die Stickoxid-Bildung sowie die sehr hohe Reaktivität der Wasserstoffverbrennung im Vergleich zur Erdgasverbrennung. Zahlreiche Forschungsprojekte sind hier unterwegs, um beispielsweise existierende industrielle Verbrennungssysteme durch Modifikationen zur Wasserstoff-Tauglichkeit zu bringen.

Dies gilt auch für den Sektor der Mobilität. Hier sind allerdings flüssige Energieträger (die in der Zukunft nachhaltig aus „grünem” Wasserstoff und Kohlenstoff aus der Biosphäre, z.B. aus Biomaterial, hergestellt werden und dann weitgehend CO₂-neutral sind) aufgrund der viel höheren Energiespeicherdichte notwendig. Die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich der „eFuels” hat erst angefangen und wird absehbar sehr an Bedeutung zunehmen. In der Luftfahrt werden hier beispielsweise die „Sustainable Aviation Fuels - SAF” diskutiert, die aber dringend durch verbesserte eFuels auch schadstofffrei werden müssen. Ein Ansatz dazu wird im Excellence-Cluster Sustainable and Energy Efficient Aviation (SE2A) erforscht. Weitere Forschungsanträge – beispielsweise zur Schifffahrt mit Ammoniak oder Methanol – sind in Vorbereitung.