Die Ener­gie­wen­de stellt eine gro­ße Her­aus­for­de­rung für die Ther­mo­pro­zess­tech­nik dar. Die Erzeu­gung CO₂-neu­tra­ler Pro­zess­wär­me ist mit heu­ti­gen Behei­zungs­sys­te­men nur ein­ge­schränkt mög­lich. Gas­be­heiz­te Öfen kön­nen nicht unein­ge­schränkt elek­tri­fi­ziert wer­den und eine voll­stän­di­ge Abkehr von einer Gas­be­hei­zung hin zu Elek­tro­wär­me scheint aus­ge­schlos­sen. Der Fokus bis­he­ri­ger For­schungs­ar­bei­ten lag auf der Nut­zung von Was­ser­stoff als Ener­gie­trä­ger. Dies setzt einen Pipe­line­zu­gang vor­aus, der aller­dings nicht an jedem Stand­ort vor­han­den ist bzw. sein wird. Davon betrof­fen sind zum Teil gan­ze Regio­nen (bspw. Skan­di­na­vi­en), aber auch klein- und mit­tel­stän­di­sche Unter­neh­men (KMU) nut­zen häu­fig sta­tio­nä­re Tanks mit flüs­si­gen, fos­si­len Brenn­stof­fen zur Pro­zess­wär­me­er­zeu­gung. Stand­or­te ohne Pipe­line­zu­gang, die Ver­bren­nung als Wär­me­quel­le nut­zen und ihren Pro­zess dekar­bo­ni­sie­ren wol­len, benö­ti­gen geeig­ne­te Alternativen.

Ein CO₂-neu­tra­ler Ener­gie­trä­ger mit hohem Poten­zi­al für die­se Anwen­dun­gen ist Ammo­ni­ak (NH₃). Die Ver­wen­dung von NH₃ zur Pro­zess­wär­me­er­zeu­gung ist jedoch mit erheb­li­chen Her­aus­for­de­run­gen ver­bun­den. NH₃ ist hoch kor­ro­siv und benö­tigt eine dar­auf abge­stimm­te Peri­phe­rie in Form von geeig­ne­ten Mate­ria­li­en. Die direk­te Sub­sti­tu­ti­on von Erd­gas durch NH₃ in indus­tri­el­len Bren­nern ist nicht mög­lich, da die ver­bren­nungs­tech­ni­schen Eigen­schaf­ten wesent­li­che Unter­schie­de auf­wei­sen. NH₃ besitzt eine ein­ge­schränk­te Zünd­fä­hig­keit. Wei­ter­hin tre­ten ver­gleichs­wei­se gerin­ge Brenn­ge­schwin­dig­kei­ten und Flam­men­tem­pe­ra­tu­ren auf. Zudem kommt es bei der Ver­bren­nung von NH₃ auf­grund des im Brenn­stoff gebun­de­nen Stick­stoffs zu erheb­li­chen NO_x-Emis­sio­nen, wenn kei­ne geeig­ne­ten Ver­fah­ren zu Reduk­ti­on die­ser Emis­sio­nen ver­wen­det werden.

Das Leit­tech­no­lo­gie­vor­ha­ben „Ther­Mo­nia“ knüpft an die­sen Punk­ten ganz­heit­lich an. „Ther­Mo­nia“ glie­dert sich in drei Teil­pro­jek­te mit unter­schied­li­chen Schwer­punk­ten, die gleich­zei­tig auf­ein­an­der auf­bau­en und inein­an­der­grei­fen. In Teil­pro­jekt 1 („Low­NO_x“) liegt der Fokus auf expe­ri­men­tel­len Unter­su­chun­gen der NH₃-Ver­bren­nung. Neben grund­le­gen Unter­su­chun­gen zu Ver­bren­nungs­ei­gen­schaf­ten wird die Imple­men­tie­rung von NH₃ als Brenn­stoff mit mög­lichst gerin­ger NO_x-Emis­si­ons­bil­dung für die direk­te und indi­rek­te Behei­zung von Ther­mo­pro­zess­an­la­gen unter­sucht. In Teil­pro­jekt 2 („Emi­Pre­dict“) liegt der Fokus auf

nume­ri­schen Unter­su­chun­gen und umfasst Arbei­ten an Reak­ti­ons­me­cha­nis­men und die Nut­zung die­ser zur effi­zi­en­ten Simu­la­ti­on der NH₃-Ver­bren­nung am Bei­spiel der ver­wen­de­ten Bren­ner und Sys­te­me in Teil­pro­jekt 1. Der Ein­fluss von NH₃ auf die in der Ther­mo­pro­zess­tech­nik ver­wen­de­ten Mate­ria­li­en wird in Teil­pro­jekt 3 („Nitri­Cor“) unter­sucht. Dabei kann auf Ergeb­nis­se aus den expe­ri­men­tel­len und nume­ri­schen Unter­su­chun­gen aus Teil­pro­jekt 1 und 2 zurück­ge­grif­fen werden.