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Brenngas

Definition: ein brennbares Gas, das meist als Energieträger verwendet wird

Alternative Begriffe: brennbares Gas, gasförmiger Brennstoff

Allgemeinerer Begriff: Gas

Spezifischerer Begriff: Schwachgas

Englisch: fuel gas, gaseous fuel, burnable gas

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 24.02.2020; letzte Änderung: 17.10.2020

Unter einem Brenngas versteht man ein Gas, das in der Regel in Verbindung mit Verbrennungsluft (oder manchmal mit reinem Sauerstoff) verbrannt werden kann, um Wärme zu gewinnen. Es ist ein gasförmiger Brennstoff. In der Regel werden Brenngase also als Energieträger eingesetzt, spezifischer als Brennstoffe, Kraftstoffe oder Treibstoffe. In manchen Fällen werden brennbare Gase jedoch nutzlos abgefackelt.

Arten von Brenngasen

Die folgenden Arten von Brenngasen werden häufig verwendet:

  • Im größten Umfang wird Erdgas verwendet, das entweder alleine oder zusammen mit Erdöl gefördert wird. Sein Hauptbestandteil ist Methan.
  • Flüssiggas ist ein in Erdölraffinerien aus Rohöl gewonnenes Brenngas, das aus leichten Kohlenwasserstoffen besteht.
  • Manche Brenngase wie Ethen und Ethin werden für Spezialanwendungen wie Schweißen verwendet, wo eine besonders hohe Verbrennungstemperatur notwendig ist – oft auch gefördert durch eine Verbrennung mit reinem Sauerstoff statt mit Luft.
  • Stadtgas zum Heizen und Kochen wurde früher aus Kohle hergestellt, wurde inzwischen aber weitgehend durch Erdgas ersetzt.
  • Diverse Schwachgase – Brenngase mit geringem Heizwert – entstehen bei manchen industriellen Prozessen (z. B. in der Metallindustrie), als Deponiegas in Mülldeponien oder als Faulgas in Kläranlagen. Sie werden meist nahe der Quelle für die Erzeugung von Wärme und/oder Strom verwendet.
  • Wasserstoff kann durch Reformierung von Erdgas gewonnen werden oder alternativ durch Elektrolyse mithilfe elektrischer Energie.

Manche Brenngase sind annähernd reine Stoffe (z. B. Methan, Propan, Kohlenmonoxid, Ethen oder Wasserstoff), während andere (z. B. Erdgas, Stadtgas, Klärgas) Stoffgemische mit teils variabler Zusammensetzung sind.

Die meisten Brenngase sind kohlenstoffhaltig (Ausnahme: Wasserstoff), sodass bei ihrer Verbrennung das klimaschädliche Kohlendioxid (CO2) freigesetzt wird. Außerdem enthalten die Abgase häufig erhebliche Mengen von Wasserdampf. Durch dessen Kondensation kann die gewinnbare Wärmemenge deutlich gesteigert werden (→ Brennwertnutzung z. B. in einem Brennwertkessel).

Wichtige Eigenschaften von Brenngasen

Eine Reihe von Eigenschaften kann beim Einsatz von Brenngasen wichtig sein:

  • Für die Gewinnung von Wärme ist der spezifische Brennwert oder der Heizwert von Interesse. Die letztere Größe ist relevant, wenn der Wasserdampf im Abgas nicht kondensiert werden kann, um die Kondensationswärme zu gewinnen. Heizwert und Brennwert werden häufig in Kilowattstunden (kWh) oder in Megajoule (MJ) angegeben, beispielsweise pro Normkubikmeter (Nm3) (Kubikmeter bei Normaldruck) oder pro Kilogramm. Gase mit hohem Heizwert nennt man hochkalorisch, solche mit niedrigem Heizwert niederkalorisch.
  • Der Gehalt an unerwünschten Verunreinigungen (z. B. Schwefelverbindungen, Ammoniak, Dämpfe, giftige Metalle wie Quecksilber) ist wichtig für die erreichte Abgasqualität bzw. den Aufwand für die Abgasnachbehandlung. Manche Begleitstoffe können auch Probleme durch Korrosion, Ablagerungen u. ä. verursachen und Anpassungen der Verbrennungsanlage erfordern.
  • Die untere und obere Explosionsgrenze oder Zündgrenze ist die minimale und maximale Konzentration des Brenngases in Luft für die eine rapide (explosive) Verbrennung erfolgt. Dies kann einerseits für den Einsatz in einem Brenner relevant sein, andererseits aber auch für die Einschätzung der Gefahren im Falle eines Gasaustritts.
  • Weitere relevante Parameter sind der Flammpunkt, die Flammentemperatur und die Flammengeschwindigkeit.
  • Manche Brenngase sind sehr giftig (z. B. Stadtgas wegen seines hohen Gehalts an Kohlenmonoxid), während andere (z. B. Erdgas) kaum giftig sind.
  • Manche Gase wie Methan sind sehr klimaschädlich, andere wie Propan dagegen nicht – abgesehen vom bei der Verbrennung entstehenden CO2.

Generell sind Brenngase im Vergleich zu flüssigen oder festen Brennstoffen relativ einfach vollständig und sauber zu verbrennen, im Wesentlichen weil gasförmige Brennstoffe sehr homogen sind und eine gute Durchmischung mit der Verbrennungsluft relativ einfach erreichbar ist. So können bereits relativ einfach gebaute Gasbrenner eine hohe Abgasqualität erreichen, während dies beispielsweise für die Verbrennung von Holz eine deutlich sorgfältige optimierte Technik benötigt. Allerdings treten manchmal hohe Stickoxidkonzentrationen im Abgas auf, wenn die Verbrennungstemperatur hoch ist.

Brenngase werden meistens über Leitungen transportiert (Gasleitungen, Pipelines u. ä.). Leicht verflüssigbare Gase (z. B. Flüssiggas) können aber auch gut in flüssiger Form transportiert und gespeichert werden. Ein Transport als Gas in Fahrzeugen ist wegen der geringen Energiedichte in der Regel nicht sinnvoll.

Unter dem Aspekt der Sicherheit sind Brenngase tendenziell ungünstiger als flüssige oder feste Brennstoffe, da durch ihre Verwendung häufig erhebliche Explosionsgefahren entstehen. Andererseits werden Gefahren flüssiger Brennstoffe insbesondere für das Grundwasser vermieden.

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