Jeder Körper mit Temperatur T > 0 K emittiert elektromagnetische Strahlung. Bei technischen Prozessen dominiert der Infrarotbereich von 0,7–100 µm – mit starker T⁴-Abhängigkeit.
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen neben den vollständigen Oxidationsprodukten CO₂ und H₂O (sowie SOₓ bei schwefelhaltigen Brennstoffen) auch Ruß, unverbrannte Kohlenwasserstoffe CxHy und Stickoxide NOₓ. Bis auf H₂O zählen alle genannten Stoffe zu den Schadstoffen. Auch CO₂ ist als solches zu betrachten, da es zur Erwärmung der Erdatmosphäre beiträgt.
Kohlendioxid (CO₂)
Eine Reduktion der CO₂-Emission ist ausschließlich durch Steigerung des Anlagenwirkungsgrades möglich. Bei gas- oder ölbefeuerten Hausheizungsanlagen kann durch Nutzung der Brennwerttechnik (Kühlung des Abgases unter den Taupunkt) eine Wirkungsgradsteigerung von 8–10 % erzielt werden [Dötsch 97]. Bei Industriefeuerungen erhöht Verbrennungsluftvorwärmung den Wirkungsgrad, verursacht aber häufig einen signifikanten Anstieg der NOₓ-Emission.
Schwefeloxide (SOₓ)
Schwefel im Brennstoff wird bei der Verbrennung vollständig zu SOₓ oxidiert (ca. 95 % SO₂, ca. 5 % SO₃). Eine Absenkung ist nur durch Abgasnachbehandlung möglich.
Ruß
Ruß entsteht hauptsächlich bei Diffusionsbrennern, erkennbar am gelben Flammenleuchten. Vormischbrenner sind im stationären Betrieb praktisch rußfrei; Rußemissionen treten nur beim Anfahren und Abstellen auf.
Unverbrannte Kohlenwasserstoffe CxHy und CO
Diese Stoffe entstehen bei unvollständiger Verbrennung. Sie lassen sich durch homogene Brennstoff-Luft-Mischung und ausreichende Verweilzeiten bei Temperaturen über 800 °C vermeiden. Im stationären Betrieb moderner Brenner liegen die Emissionen im Bereich weniger ppm. Die Hauptquellen sind instationäre Betriebsphasen (Start/Stopp).
Stickoxide (NOₓ)
Der überwiegende Anteil der emittierten Stickoxide ist NO; NO₂ entsteht sekundär aus primär gebildetem NO. Die NO-Bildung erfolgt über vier Mechanismen.
Thermische NO-Bildung (Zeldovich-Mechanismus)
NO entsteht aus dem Luftstickstoff durch Reaktion mit atomarem Sauerstoff [Zeldo. 46]. Die geschwindigkeitsbestimmende Reaktion besitzt aufgrund der starken N₂-Dreifachbindung eine hohe Aktivierungsenergie und läuft erst bei hohen Temperaturen schnell ab. Maßgeblich sind die Temperaturspitzen in der Flamme – bedingt durch mangelnde Mischungsgüte –, nicht nur die mittlere Flammentemperatur. Thermisches NO kann durch niedrige Flammentemperaturen und homogene Vormischung weitgehend vermieden werden. Abgasrezirkulation senkt die adiabate Flammentemperatur wirksam ab [Baehr 84, Flamme 89].
Brennstoff-NO-Bildung
Bei Brennstoffen mit organisch gebundenem Stickstoff wird dieser zu HCN und weiter zu NH₃ umgewandelt, das atmosphärisch zu NO reagiert.
Prompt-NO-Bildung (Fenimore-Mechanismus)
NO entsteht aus Luftstickstoff durch Reaktion mit kohlenstoffhaltigen Radikalen (CH + N₂ → N + HCN) [Fenim. 71]. Aufgrund der niedrigen Aktivierungsenergie tritt Prompt-NO bereits ab ca. 1000 K auf – deutlich früher als thermisches NO. Es entsteht bevorzugt unter brennstoffreichen Bedingungen in der Flammenfront [Glarb. 86, Bartok 72].
Nitrose NO-Bildung (N₂O-Mechanismus)
N₂O wird aus molekularem Luftstickstoff und atomarem Sauerstoff gebildet und reagiert weiter zu NO. Hoher Druck und niedrige Aktivierungsenergie begünstigen diesen Mechanismus, der vor allem bei mageren Vormischverbrennungen in stationären Gasturbinen relevant ist [Correa 90]. Bei nahstöchiometrischen Bedingungen und Umgebungsdruck wird er vernachlässigt.
Bartok, W.; Engleman, V.S.; Goldstein, R.; Del Valle, E.G.: Basic Kinetic Studies and Modelling of Nitrogen Oxide Formation in Combustion Processes, AIChE Symposium Series 68 (126):30, 1972
[Correa 90]
Correa, S.M.; Smooke, M.D.: NOx in Parametrically varied Methane Flames. In: 23rd Symposium (International) on Combustion, The Combustion Institute, 1990, S. 289–295
Fenimore, C.P.: Formation of nitric oxide in premixed hydrocarbon flames. In: 13th Symposium (International) of Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, Pennsylvania, 1971
[Flamme 89]
Flamme, M.: Minimierung der Stickoxidbildung, Dissertation Ruhr-Universität Bochum, 1989
[Glarb. 86]
Glarbog, P.; Miller, J.A.; Kee, R.J.: Kinetic modelling and Sensitivity Analysis of Nitrogen Oxide Formation in Well-Stirred Reactors. In: Combustion and Flame 65 (1986), S. 177–202
[Zeldo. 46]
Zeldovich, Ya.B.: The Oxidation of Nitrogen in Combustion and Explosions. In: Acta Physicochimica URSS 21 (1946), S. 577–628
Infrarotstrahlung
Einordnung im elektromagnetischen Spektrum
Infrarotstrahlung (IR) ist elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 0,7 µm bis 1000 µm. Für technische Wärmeübertragungsprobleme relevant ist vor allem der Bereich 0,7–100 µm. Man unterscheidet:
Nahes IR (NIR): 0,7–2,5 µm
Mittleres IR (MIR): 2,5–25 µm – technisch bedeutsamster Bereich
Fernes IR (FIR): 25–1000 µm
Entstehung der Infrarotstrahlung
Infrarotstrahlung entsteht durch thermische Bewegung auf molekularer Ebene. Drei Mechanismen sind relevant:
Gitterschwingungen im Festkörper: Die Atome eines Festkörpers schwingen um ihre Gleichgewichtslage (Phononen). Die dabei beschleunigten Ladungen emittieren elektromagnetische Wellen. Je höher die Temperatur, desto stärker die Schwingungsamplituden und desto kurzwelliger das Emissionsmaximum.
Rotations- und Schwingungsübergänge in Gasmolekülen: Gasmoleküle emittieren Strahlung nur bei diskreten Wellenlängen, wo die Photonenenergie hν einem erlaubten Übergang zwischen zwei Energieniveaus entspricht. IR-aktiv sind nur Moleküle mit einem veränderlichen Dipolmoment – N₂ und O₂ sind daher IR-inaktiv, CO₂ und H₂O hingegen stark IR-aktiv. CO₂ emittiert vor allem bei 2,7 µm, 4,3 µm und 15 µm; H₂O bei 1,4 µm, 1,9 µm, 2,7 µm und 6 µm.
Elektronen-Übergänge: Bei sehr hohen Temperaturen (> 700 °C) tragen Elektronenübergänge zwischen Energieniveaus zur Strahlung bei. Die Photonenenergie folgt aus E = hν = hc/λ. Dies erklärt die Rotglut und weiterhin die Weißglut bei steigender Temperatur.
Grundlegende Gesetze
Stefan-Boltzmann-Gesetz: Die von einem realen Körper abgegebene Strahlungsleistung pro Fläche beträgt
q̇ = ε · σ · T⁴
mit der Stefan-Boltzmann-Konstante σ = 5,670 × 10⁻⁸ W/m²K⁴ und dem Emissionsgrad ε. Die T⁴-Abhängigkeit ist der entscheidende Unterschied zur Konvektion (∼ T) – bei hohen Temperaturen dominiert Strahlung immer.
Planck'sches Strahlungsgesetz: Die spektrale Strahldichte eines schwarzen Körpers:
Ebλ = C₁ / { λ⁵ · [exp(C₂/λT) − 1] }
mit C₁ = 3,742 × 10⁸ W·µm⁴/m² und C₂ = 1,439 × 10⁴ µm·K.
Wien'sches Verschiebungsgesetz: Das Emissionsmaximum verschiebt sich mit der Temperatur:
Für eine opake Oberfläche gilt α + ρ = 1 (Absorptionsgrad + Reflexionsgrad). Im thermischen Gleichgewicht gilt das Kirchhoff'sche Gesetz: ελ = αλ – der spektrale Emissionsgrad ist gleich dem spektralen Absorptionsgrad. Typische Gesamtemissionsgrade:
Material
ε
Schwarzer Strahler (ideal)
1,00
Schamotte / Feuerfest
0,85–0,95
Oxidierter Stahl (500 °C)
0,79
Poliertes Aluminium
0,04–0,06
Poliertes Kupfer
0,03
Einstrahlzahl (Sichtfaktor)
Der Sichtfaktor F12 beschreibt den Anteil der von Fläche 1 ausgesandten Strahlung, die direkt auf Fläche 2 trifft. Er hängt ausschließlich von der Geometrie ab:
Für zwei unendlich große parallele graue Platten gilt:
q̇12 = σ(T₁⁴ − T₂⁴) / (1/ε₁ + 1/ε₂ − 1)
Im allgemeinen Fall wird jede Fläche durch einen Oberflächenwiderstand Ro = (1−ε)/(εA) und einen Raumwiderstand Rr = 1/(A·Fij) im Strahlungsnetzwerk beschrieben.
Strahlungsaustausch mit Gasen
CO₂ und H₂O emittieren und absorbieren bei diskreten Banden. Der effektive Gasemissionsgrad nach Hottel:
εg = εCO₂ + εH₂O − Δε
wobei Δε die Korrektur für überlappende Absorptionsbanden ist. Die mittlere Strahlweglänge für einen Hohlraum beträgt Lm = 3,6 V/A.
Power‑to‑Heat P2H
Power-to-Heat (P2H) bezeichnet die Umwandlung von – vorzugsweise erneuerbarem – Strom aus Quellen wie Photovoltaik, Wind oder Biogas in Wärme. Diese Wärme lässt sich unkompliziert und kostengünstig in Wärmespeichern bevorraten, was deutlich einfacher und bewährter ist als elektrische Batteriespeicher.
Funktionsprinzip
Durch elektrische Widerstandserwärmung wird Strom in Wärme umgewandelt. Moderne Anlagen erreichen dabei Temperaturen bis zu 1.000 °C und eignen sich für vielfältige industrielle Prozesse:
Trocknung und Wärmebehandlung von Metallen
Oberflächenbehandlung und -beschichtung
Dampferzeugung
Wärmeübertragung über Thermoöl
Bereitstellung von Prozesswärme aller Art
Wirtschaftlichkeit & Flexibilität
In Kombination mit einem Hochtemperatur-Wärmespeicher lassen sich günstige Strombörsenpreise gezielt ausnutzen. Anlagen sind typischerweise skalierbar, stufenlos regelbar und verursachen keine Netzrückwirkungen.
Anwendung in Privathaushalten
P2H eignet sich auch für Gebäude: Viele Photovoltaikanlagen produzieren Überschussstrom, der nach dem Ende der EEG-Einspeisevergütung nicht mehr wirtschaftlich ins Netz abgegeben werden kann. Power-to-Heat bietet hier eine einfache und effiziente Möglichkeit, diesen Strom sinnvoll zu nutzen – etwa für Warmwasser oder Heizung.
USt-IdNr. gemäß § 27 a Umsatzsteuergesetz: DE 268 299 066
HRA 9894 Handelsregister A Fürth
Vertreten durch: Dr.-Ing. Franz von Issendorff
GPSR EU-Beauftragter
EU-Verantwortlicher: Issendorff Thermoprozesstechnik e.K.
Adalbert-Stifter-Str. 13, 91054 Erlangen, Germany
Dr.-Ing. Franz von Issendorff info@i-tpt.de |
www.i-tpt.de
Verbraucherstreitbeilegung / Universalschlichtungsstelle
Wir sind nicht bereit oder verpflichtet, an Streitbeilegungsverfahren vor einer Verbraucherschlichtungsstelle teilzunehmen.
Datenschutz
1. Datenschutz auf einen Blick
Allgemeine Hinweise
Diese Datenschutzerklärung informiert Sie darüber, wie personenbezogene Daten beim Besuch dieser Website verarbeitet werden. Personenbezogene Daten sind Daten, mit denen Sie persönlich identifiziert werden können.
Datenerfassung auf dieser Website
Verantwortlich: der Websitebetreiber (siehe Abschnitt „Verantwortliche Stelle")
Erhebung durch Ihre Angaben (z. B. Kontaktformular) sowie automatisch beim Besuch der Website (z. B. Browser, Betriebssystem, Uhrzeit)
Zwecke der Datenverarbeitung
Sicherstellung des technischen Betriebs der Website
Analyse des Nutzerverhaltens
Bearbeitung von Anfragen sowie Vertragsabwicklung
Ihre Rechte
Sie haben jederzeit das Recht auf Auskunft, Berichtigung, Löschung, Einschränkung der Verarbeitung, Datenübertragbarkeit sowie Widerruf erteilter Einwilligungen. Zudem steht Ihnen ein Beschwerderecht bei der zuständigen Aufsichtsbehörde zu.
2. Hosting
Diese Website wird extern gehostet. Dabei können u. a. IP-Adressen, Kontakt- und Kommunikationsdaten sowie Websitezugriffe verarbeitet werden.
Rechtsgrundlagen:
Art. 6 Abs. 1 lit. b DSGVO (Vertrag / Anfrage)
Art. 6 Abs. 1 lit. f DSGVO (sicherer Betrieb)
ggf. Art. 6 Abs. 1 lit. a DSGVO und § 25 TDDDG (Einwilligung)
Hosting-Anbieter: IONOS SE, Elgendorfer Str. 57, 56410 Montabaur
Ein Vertrag zur Auftragsverarbeitung (AVV) wurde abgeschlossen.
Speicherdauer
Personenbezogene Daten werden nur so lange gespeichert, wie der jeweilige Zweck besteht oder gesetzliche Aufbewahrungsfristen dies erfordern.
Empfänger von Daten
Eine Weitergabe erfolgt nur, wenn dies gesetzlich erlaubt ist, zur Vertragserfüllung notwendig ist oder eine Einwilligung vorliegt.
Widerruf & Widerspruch
Einwilligungen können jederzeit widerrufen werden. Gegen Datenverarbeitungen auf Grundlage von Art. 6 Abs. 1 lit. f DSGVO kann Widerspruch eingelegt werden, insbesondere bei Direktwerbung.
5. Sicherheit
Diese Website nutzt eine SSL- bzw. TLS-Verschlüsselung. Dadurch sind übermittelte Daten vor dem Zugriff Dritter geschützt.
6. Datenerfassung auf dieser Website
Cookies
Es werden technisch notwendige sowie – nach Einwilligung – Analyse- und Funktionscookies eingesetzt. Sie können Cookies über Ihre Browsereinstellungen verwalten oder deaktivieren.
Server-Log-Dateien
Es werden u. a. Browsertyp, Betriebssystem, Referrer-URL, IP-Adresse und Uhrzeit erfasst. Eine Zusammenführung mit anderen Daten erfolgt nicht.
Kontaktaufnahme
Bei Kontakt per Formular, E-Mail, Telefon oder Fax werden Ihre Angaben zur Bearbeitung der Anfrage gespeichert. Eine Weitergabe erfolgt nicht ohne Einwilligung.
7. Analyse- und Tracking-Tools
Google Tag Manager
Dient ausschließlich der Verwaltung eingebundener Tools und erstellt keine eigenen Nutzerprofile.
Google Analytics
Wird nur mit Ihrer Einwilligung eingesetzt. IP-Anonymisierung ist aktiviert. Die Datenübertragung erfolgt auf Grundlage von Standardvertragsklauseln bzw. DPF-Zertifizierung. Ein Auftragsverarbeitungsvertrag wurde abgeschlossen.
8. Plugins und externe Dienste
Google Fonts & Font Awesome: lokal eingebunden, keine Verbindung zu externen Servern
SalesViewer: Erfassung von Unternehmensbesuchen, keine Auswertung von Privatpersonen; Opt-out verfügbar
9. eCommerce und Vertragsabwicklung
Kunden- und Vertragsdaten werden ausschließlich zur Abwicklung von Vertragsverhältnissen verarbeitet und nach Ablauf gesetzlicher Fristen gelöscht.
10. Bewerberdaten
Bewerbungsdaten werden ausschließlich zur Durchführung des Bewerbungsverfahrens verarbeitet.
Rechtsgrundlagen: § 26 BDSG, Art. 6 DSGVO
Aufbewahrung bis zu 6 Monate nach Abschluss des Verfahrens; längere Speicherung nur mit Einwilligung (z. B. Bewerber-Pool, max. 2 Jahre)
Nutzungsbedingungen
1. Geltungsbereich
Diese Nutzungsbedingungen gelten für die Nutzung der Website von Issendorff Thermoprozesstechnik e.K. durch alle Besucher und Nutzer.
Mit dem Zugriff auf diese Website erklären Sie sich mit den nachfolgenden Bedingungen einverstanden.
Die Website dient der Bereitstellung von Informationen, Dienstleistungen und/oder digitalen Inhalten. Der Anbieter behält sich vor, Inhalte jederzeit zu ändern, zu ergänzen oder zu entfernen.
Es besteht kein Anspruch auf permanente Verfügbarkeit der Website.
4. Registrierung
Bestimmte Bereiche der Website können eine Registrierung erfordern. Der Nutzer verpflichtet sich:
wahrheitsgemäße Angaben zu machen
Zugangsdaten vertraulich zu behandeln
keine unbefugte Nutzung durch Dritte zuzulassen
Der Anbieter behält sich vor, Accounts bei Verstößen zu sperren oder zu löschen.
5. Urheberrecht
Alle Inhalte dieser Website (Texte, Bilder, Grafiken, Logos, Videos etc.) unterliegen dem Urheberrecht und anderen Schutzgesetzen.
Die Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung oder sonstige Verwertung außerhalb der gesetzlichen Grenzen bedarf der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Anbieters.
6. Haftung
Die Inhalte dieser Website wurden mit größtmöglicher Sorgfalt erstellt. Für die Richtigkeit, Vollständigkeit und Aktualität der Inhalte wird jedoch keine Gewähr übernommen.
Der Anbieter haftet nur:
bei Vorsatz und grober Fahrlässigkeit
bei Verletzung wesentlicher Vertragspflichten (Kardinalpflichten)
bei Schäden aus der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit
Die Haftung nach zwingenden gesetzlichen Vorschriften bleibt unberührt.
7. Externe Links
Diese Website kann Links zu externen Websites Dritter enthalten. Für deren Inhalte übernimmt der Anbieter keine Verantwortung. Zum Zeitpunkt der Verlinkung waren keine rechtswidrigen Inhalte erkennbar.
8. Pflichten der Nutzer
Nutzer verpflichten sich, keine rechtswidrigen Inhalte zu veröffentlichen oder zu verbreiten, insbesondere:
beleidigende oder diffamierende Inhalte
urheberrechtsverletzende Inhalte
strafbare oder jugendgefährdende Inhalte
9. Datenschutz
Informationen zur Verarbeitung personenbezogener Daten finden Sie in der separaten Datenschutzerklärung.
10. Änderungen der Nutzungsbedingungen
Der Anbieter behält sich vor, diese Nutzungsbedingungen jederzeit zu ändern. Es gilt jeweils die zum Zeitpunkt der Nutzung aktuelle Fassung.
11. Anwendbares Recht
Es gilt das Recht der Bundesrepublik Deutschland unter Ausschluss des UN-Kaufrechts, sofern keine zwingenden gesetzlichen Vorschriften entgegenstehen.
