Ohne Umbau von Erdgas auf Wasserstoff: Ein Ofen aus der Eifel kann beides
Für viele Karosserieteile wird Stahl auf über 900 °C erhitzt, bislang meist mit fossilem Gas. Eine Pilotanlage in der Eifel kann dabei im laufenden Betrieb auf Wasserstoff wechseln. Wie weit ist die Technik vom Einsatz in der Fabrik entfernt?
HyHeat Demonstrator
Foto: Forschungszentrum Jülich/schwartz GmbH
In Simmerath in der Eifel (NRW) baut die Schwartz-Gruppe Öfen, in denen Stahlbleche für Autokarosserien auf mehr als 900 °C erhitzt werden. Direkt danach formt eine Presse das glühende Blech. Dabei kühlt sie es so schnell ab, dass der Stahl besonders fest wird. Fachleute nennen das Presshärten.
Rund 80 % aller so gefertigten Karosserieteile weltweit durchlaufen nach Angaben der Projektpartner einen Ofen der Schwartz-Gruppe. Ihre Hitze dafür liefern bislang meistens Brenner, die fossiles Gas verbrennen. Pro Anlage werden dadurch nach Angaben des Forschungszentrums Jülich rund 2000 t CO₂ im Jahr verursacht.
Am 30. September hat die Gruppe gemeinsam mit dem Forschungszentrum Jülich eine Pilotanlage vorgestellt, die einen Teilbereich eines solchen Ofens nachbildet. Ihre Brenner können laut dem Forschungszentrum wahlweise Wasserstoff, Erdgas, Propan oder Gemische daraus verbrennen. Entwickelt wurden die Brenner von der Schwartz-Tochter Econova.
In ersten Tests lief die Anlage bereits mit Wasserstoff und wechselte dabei nach Angaben der Partner unterbrechungslos zwischen verschiedenen Gasen. Aber wozu braucht ein Ofen überhaupt Brenner, die zwischen drei Gasen wechseln?
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Warum ein Ofen mehrere Gase können soll
Schwartz beliefert vor allem Autohersteller und ihre Zulieferer. Wann deren Werke an eine Wasserstoffleitung angeschlossen werden, hängt am Ausbau des Wasserstoff-Kernnetzes. Bis 2032 soll es auf gut 9000 km wachsen, in Betrieb sind bislang mehr als 500 km. „Für unsere Kunden ist entscheidend, dass sie heute in eine Anlage investieren können, ohne sich dauerhaft auf einen einzelnen Energieträger festlegen zu müssen“, sagt Alexander Wilden, Inhaber und Geschäftsführer der Schwartz-Gruppe. Ein Ofen mit solchen Brennern kann heute mit Erdgas laufen und später auf Wasserstoff umgestellt werden, ohne dass ein neuer Ofen nötig ist.
Der Umstieg muss dabei nicht schlagartig passieren, betont Philipp Morsch vom Forschungszentrum Jülich: „Durch Beimischung und einen unterbrechungsfreien Brenngaswechsel können auch zunächst kleine Mengen verfügbaren Wasserstoffs nutzbar gemacht werden.“ Morsch koordiniert die wissenschaftliche Begleitung des Helmholtz-Clusters Wasserstoff. Bis Ende 2026 wollen die Partner zeigen, dass die Bauteile unter dem Gaswechsel nicht leiden.
Einen anderen Weg geht der Ziegelhersteller Janinhoff aus Münster: Er will seine Produktion schrittweise von Erdgas auf Wasserstoff umstellen; bis 2042 peilt er 90 % Erdgas-Ersatz an. Abgesichert ist das über einen Klimaschutzvertrag mit dem Bund, der die Mehrkosten gegenüber Erdgas ausgleicht.
So funktioniert die Pilotanlage
Die Industrieöfen von Schwartz sind sogenannte Rollenherdöfen. Die Bleche fahren also auf Rollen durch den Ofen und werden von zahlreichen Brennern erhitzt.
Die in Simmerath vorgestellte Pilotanlage bildet nur einen Abschnitt eines solchen Ofens nach. Im großen Ofen müssen alle Brenner aufeinander abgestimmt sein. Wie sie sich gegenseitig beeinflussen, sollen die Betriebsingenieure von Schwartz an der Pilotanlage unter praxisnahen Bedingungen untersuchen.
Die Flammen berühren die Bleche dabei nicht. Sie brennen in Metallrohren, die ihre Wärme nach außen abgeben, und das Abgas verlässt den Ofen, ohne mit dem Stahl in Kontakt zu kommen. Laut Frank Wilden, Technischer Leiter bei Schwartz, sollen Kunden die Gaszusammensetzung im laufenden Betrieb ändern können, ohne die Beheizung umzubauen. Die Anlage erkenne selbst, welches Gas oder Gemisch gerade ankommt, und passe die Verbrennung so an, dass die Leistung gleich bleibt.
Als Nächstes wollen die Partner die Regelung so weiterentwickeln, dass die Anlage mit Wasserstoff, Erdgas oder Propan jeweils möglichst gut läuft. Das Bundesforschungsministerium fördert HyHeat mit rund 1,7 Mio. € bei einem Gesamtvolumen von 2,4 Mio. €.
Warum Wasserstoff anders brennt als Erdgas
Für die Betriebsführung kann der Brennstoffwechsel heikel sein, weil sich eine Wasserstoffflamme anders verhält als eine Erdgasflamme. Der Hersteller Bosch Industriekessel bezeichnet in einem Fachbericht folgende Unterschiede als zentral:
- Mit rund 2000 °C begünstigt die extrem heiße Wasserstoffflamme die Bildung von Stickoxiden.
- Feuerungsanlagen brauchen wegen der schnelleren Verbrennung eine Sicherung, damit die Flamme nicht in die Leitung zurückschlägt.
- 1 m³ Wasserstoff enthält nur etwa ein Drittel der Energie von Erdgas, der Brenner muss rund das Dreifache an Gas durchsetzen.
Lanxess musste für die Umstellung eines Trockners in Krefeld deshalb Brenner, Mess- und Regeltechnik tauschen. Ein Brenner, der zwischen den Gasen wechselt, muss beide Verhaltensweisen beherrschen, und das bei mehr als 900 °C im Ofen.
Wo flexible Brenner schon laufen
In der Autoindustrie gibt es heute schon Brenner, die zwischen Erdgas und Wasserstoff wechseln. Bei BMW in Leipzig laufen sie zum Beispiel seit Ende 2022 in der Lackiererei. Ist kein Wasserstoff vorhanden, brennen sie Erdgas.
Toyota hat im August 2025 einen solchen Brenner des französischen Herstellers Fives in einen Wärmebehandlungsofen in Polen eingebaut und mit reinem Wasserstoff getestet. Der Versuch gehört zum EU-Projekt HyInHeat, in dem unter Leitung der RWTH Aachen 30 Partner Wasserstoff in Hochtemperaturprozessen der Stahl- und Aluminiumindustrie erproben. HyHeat bringt das Prinzip in einen Ofentyp, über den nach Angaben der Partner rund 80 % der pressgehärteten Karosserieteile weltweit laufen.
Wie viel Wasserstoff ein Ofen braucht
Wie viel Wasserstoff die Pilotanlage bislang verbrannt hat und wie lange sie damit lief, geht aus der Mitteilung des Forschungszentrums Jülich nicht hervor. Angaben zu Kosten und zur Herkunft des Gases fehlen ebenfalls.
Eine Größenordnung für einen kompletten Ofen lässt sich aber überschlagen: Ersetzt Wasserstoff das Erdgas einer Anlage mit 2000 t CO₂ im Jahr vollständig, wären bei gleichem Wärmebedarf und gleichem Wirkungsgrad nach eigener Rechnung rund 300 t Wasserstoff pro Jahr nötig. Das ist etwa doppelt so viel, wie BMW nach Angaben gegenüber der Deutschen Presse-Agentur zum Start der neuen Pipeline für sein gesamtes Leipziger Werk erwartet, nämlich rund 150 t im Jahr.
Ohne Förderung lohne sich der Einsatz in Leipzig frühestens Anfang der 2030er-Jahre, sagte BMW-Sprecher Kai Lichte der dpa. Weniger CO₂ verursacht der Ofen zudem nur, wenn der Wasserstoff selbst klimafreundlich hergestellt wird.
Wasserstoff für Werke ohne Leitung
Für Standorte ohne Anschluss an eine Wasserstoffleitung untersucht das Forschungszentrum Jülich in HyHeat eine andere Art der Versorgung. Der Wasserstoff soll an ein Trägermolekül gebunden angeliefert und erst am Ofen wieder freigesetzt werden. Infrage kommen laut Jülich etwa Methanol, Dimethylether oder ölartige Trägerflüssigkeiten, die sich in gewöhnlichen Tanklastwagen transportieren lassen (sogenannte Liquid Organic Hydrogen Carriers, kurz: LOHC). Die Wärme für die Freisetzung könnte aus dem Abgas der Brenner kommen. Nötig sind laut Jülich mindestens 290 °C.
Als Schwierigkeit nennen die Forschenden, dass die Abwärme nicht gleichmäßig anfällt, weil die Brenner häufig ein- und ausgeschaltet werden. Das entladene Trägermolekül lässt sich danach wieder mit Wasserstoff beladen.
Welche Speichertechnik sich für Wärmebehandlungsöfen eignet, ermitteln die Jülicher derzeit in verschiedenen Simulationen durch. Das ideale Szenario wäre wohl ein Ofen, der mit seiner eigenen Abwärme den Wasserstoff aus dem LOHC freisetzt, den seine Brenner anschließend verbrennen.
- Pressemitteilung Forschungszentrum Jülich: Wasserstoff für industrielle Prozesswärme – HyHeat erprobt den Praxiseinsatz (30.9.2026)
- Pressemitteilung Forschungszentrum Jülich: HyHeat – Mit Wasserstoff zur klimafreundlicheren Metallverarbeitung (2.10.2025)
- Helmholtz-Cluster Wasserstoff: Projektseite HyHeat
- Bosch Industriekessel: Fachbericht „Heiz- und Prozesswärme mit klimaneutralem Wasserstoff“
- TU Dresden: Wasserstoffverbrennung für BMW an der Professur für Energieverfahrenstechnik gestartet (19.1.2023)
- Fives: Toyota decarbonizes its industrial processes thanks to Fives hydrogen technology
- CORDIS: EU-Projekt HyInHeat
- Stadt Münster: Ziegelherstellung mit Wasserstoff – Beitrag Janinhoff zum Klimastadt-Vertrag (April 2025)
- Schwartz: Broschüre Wärmebehandlungsanlagen für das Presshärten
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