{"id":55337,"date":"2018-08-03T07:29:19","date_gmt":"2018-08-03T05:29:19","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=55337"},"modified":"2021-09-09T21:33:49","modified_gmt":"2021-09-09T19:33:49","slug":"power-to-x-technologien-erneuerbaren-wasserstoff-mit-weniger-strom-erzeugen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/power-to-x-technologien-erneuerbaren-wasserstoff-mit-weniger-strom-erzeugen\/","title":{"rendered":"Power-to-X-Technologien: Erneuerbaren Wasserstoff mit weniger Strom erzeugen"},"content":{"rendered":"

Der steigende Anteil von erneuerbarem Strom im Netz macht k\u00fcnftig Speicher erforderlich. Besonders vielversprechend ist die Umwandlung des fluktuierenden \u00d6kostroms in chemische Energietr\u00e4ger oder Rohstoffe. Diese Power-to-X-Verfahren wollen Wissenschaftler des Zentrums f\u00fcr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-W\u00fcrttemberg (ZSW) jetzt auf zwei Beine stellen: Zu diesem Zweck planen sie, eine Hochtemperatur-Biomasseverbrennung mit einer Hochtemperatur-Elektrolyse zu kombinieren. Ziel ist ein reduzierter Strombedarf bei der Herstellung von erneuerbarem Wasserstoff \u2013 dem Ausgangsstoff f\u00fcr alle chemischen Power-to-X-Speichermedien. Insgesamt ist eine Halbierung des Stromeinsatzes m\u00f6glich, so das ZSW. Die ersten Vorversuche verliefen erfolgreich. Eine positive Resonanz zum Projekt gibt es bereits.<\/strong><\/p>\n

Der Anteil erneuerbarer Energien am Stromverbrauch in Deutschland lag nach Angaben der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen im Jahr 2017 durchschnittlich bei rund 36 Prozent. Kurzzeitig ist er deutlich h\u00f6her: Am 1. Januar und am 1. Mai 2018 etwa schnellte er fu\u0308r jeweils einige Stunden auf 100 Prozent hoch, so die Informationsplattform SMARD der Bundesnetzagentur. Wenn 2030 nach dem Willen der Bundesregierung im Mittel 65 Prozent \u00d6kostrom im Stromnetz flie\u00dfen sollen, wird das Angebot immer \u00f6fter auf das Doppelte oder mehr der Stromnachfrage steigen. Damit der Strom dann f\u00fcr das Energiesystem nutzbar gemacht werden kann, bedarf es intelligenter Konzepte zur Umwandlung.<\/p>\n

Power-to-X: Im Zentrum steht Wasserstoff<\/h3>\n

Einen vielversprechenden L\u00f6sungsansatz f\u00fcr langfristige Speicheraufgaben bietet Power-to-X. Darunter sind alle jene Verfahren zu verstehen, die \u00d6kostrom in chemische Energietr\u00e4ger f\u00fcr die Stromspeicherung, in strombasierte Kraftstoffe f\u00fcr die Mobilit\u00e4t oder Rohstoffe f\u00fcr die chemische Industrie umwandeln. Mit Power-to-X lassen sich beispielsweise Wasserstoff f\u00fcr Brennstoffzellenfahrzeuge, Methan f\u00fcr Erdgasautos, Kerosin f\u00fcr Flugzeuge, verfl\u00fcssigtes Methan (LNG) f\u00fcr Schiffe oder Basischemikalien f\u00fcr die Chemieindustrie herstellen \u2013 und zwar klimafreundlich.<\/p>\n

Wasserstoff, der mittels Elektrolyse aus \u00d6kostrom und Wasser erzeugt wird, dient als Ausgangsstoff f\u00fcr alle Power-to-X-Technologien. Durch die Kombination von Hochtemperatur-Elektrolyse und Oxyfuel-Verbrennung will das ZSW den erneuerbaren Wasserstoff nun mit einem geringeren Strombedarf herstellen.<\/p>\n

W\u00e4rme f\u00fcr die Elektrolyse, Sauerstoff f\u00fcr die Verbrennung<\/h3>\n

Bei der Hochtemperatur-Elektrolyse kann im Unterschied zur alkalischen oder PEM-Elektrolyse der Strom als Einsatzenergie zu einem erheblichen Anteil durch Hochtemperaturw\u00e4rme ersetzt werden. Das Oxyfuel-Verfahren liefert der Elektrolyse durch die Verbrennung mit Sauerstoff die n\u00f6tige Hochtemperaturw\u00e4rme und das effizienter als bei Verbrennungsverfahren mit Luft. Als Brennstoff nutzen die Forscher etwa Holz oder Biomassereststoffe.<\/p>\n

Die Elektrolyse wiederum erzeugt den f\u00fcr die Hochtemperaturverbrennung notwendigen Sauerstoff, der sonst mit erheblichem Energieaufwand bereitgestellt werden muss. \u201eMit dieser Technologie wollen wir einen Kubikmeter Wasserstoff aus 2,5 Kilowattstunden Strom erzeugen \u201c, erkl\u00e4rt Dr. Michael Specht, Leiter des ZSW-Fachgebiets \u201eRegenerative Energietr\u00e4ger und Verfahren\u201c. Heutige Elektrolyseure ben\u00f6tigten in der Regel etwa doppelt so viel elektrische Energie.<\/p>\n

In einem weiteren Schritt m\u00f6chten die Forscher das \u201egr\u00fcne\u201c Kohlendioxid aus der Oxyfuel-Verbrennung mit dem Wasserstoff aus der Elektrolyse in einen kohlenstoffhaltigen Energietr\u00e4ger (etwa Methan) oder in Basischemikalien (beispielsweise Methanol) umwandeln. Der Kohlenstoff-Nutzungsgrad ist bei diesem Vorgehen hoch. Die Technologie ist zudem kohlendioxidneutral. Das Vorgehen spart auch Energie, da Kohlendioxid zum Beispiel nicht extra aus einem Rauchgas abgetrennt werden muss.<\/p>\n

Zwei Reaktorkonzepte erforschen<\/h3>\n

Um sein Ziel zu verwirklichen, untersucht das Forscherteam zwei Reaktor-Konzepte und vergleicht diese miteinander: einen Wirbelschichtreaktor sowie einen FLOX-Brenner (flammenlose Oxidation). Es soll ein sauerstoffarmer Abgasstrom erzeugt werden, der einerseits Hochtemperaturw\u00e4rme f\u00fcr die Elektrolyse und andererseits Kohlendioxid f\u00fcr die folgende Synthese bereitstellt. Erste Versuche zur Oxyfuel-Verbrennung von Erdgas im FLOX-Brenner lieferten ein hei\u00dfes Abgas, das gut geeignet ist fu\u0308r eine anschlie\u00dfende Kraftstoff-Synthese.<\/p>\n

Parallel wird der neue Power-to-X-Pfad mit Hilfe von Prozess-Simulationen bewertet. Das Institut f\u00fcr Technikfolgenabsch\u00e4tzung und Systemanalyse (ITAS) des KIT attestierte dem ZSW-Konzept in ersten Analysen ein erhebliches Kohlendioxid-Senkungspotenzial bei relativ geringem Gesamtenergiebedarf.<\/p>\n

Derzeit stellen die ZSW-Wissenschaftler einen Versuchsstand fertig, um die Kombination der beiden Technologien zu untersuchen. \u201eF\u00fcr unser Vorhaben wollen wir auch Industriepartner aus der Hochtemperatur-Elektrolyse-Entwicklung gewinnen\u201c, erl\u00e4utert Specht.<\/p>\n

Fo\u0308rderung durch Bundesforschungsministerium<\/h3>\n

Das Forschungsprojekt ist zun\u00e4chst auf drei Jahre angelegt. Das Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) f\u00f6rdert das Projekt mit gut 900.000 Euro (F\u00f6rderkennzeichen 03SFK2C0). Das Vorhaben beruht auf der Arbeit des ZSW im Kopernikus-Projekt Power-to-X des BMBF, mit einer geplanten Laufzeit von 10 Jahren: www.kopernikus- projekte.de\/projekte\/power-to-x<\/a><\/p>\n

<\/h3>\n

\u00dcber das Zentrum f\u00fcr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-W\u00fcrttemberg<\/h3>\n

Das Zentrum f\u00fcr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-W\u00fcrttemberg (ZSW) geh\u00f6rt zu den f\u00fchrenden Instituten f\u00fcr angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 250 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker besch\u00e4ftigt. Hinzu kommen 90 wissenschaftliche und studentische Hilfskr\u00e4fte.<\/p>\n

Das ZSW ist Mitglied der Innovationsallianz Baden-W\u00fcrttemberg (innBW), einem Zusammenschluss von 13 au\u00dferuniversit\u00e4ren, wirtschaftsnahen Forschungsinstituten.<\/p>\n

\"csm_Konzept_Prozessintegration_9a1cecc30d\"
So funktioniert die Kopplung von Oxyfuel-Verfahren und Hochtemperaturelektrolyse.<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der steigende Anteil von erneuerbarem Strom im Netz macht k\u00fcnftig Speicher erforderlich. Besonders vielversprechend ist die Umwandlung des fluktuierenden \u00d6kostroms in chemische Energietr\u00e4ger oder Rohstoffe. Diese Power-to-X-Verfahren wollen Wissenschaftler des Zentrums f\u00fcr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-W\u00fcrttemberg (ZSW) jetzt auf zwei Beine stellen: Zu diesem Zweck planen sie, eine Hochtemperatur-Biomasseverbrennung mit einer Hochtemperatur-Elektrolyse zu kombinieren. Ziel […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572,5571],"tags":[14083,14051,13255],"supplier":[187,1563,877],"class_list":["post-55337","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","category-co2-based","tag-elektrolyse","tag-energie","tag-wasserstoff","supplier-bundesministerium-fuer-bildung-und-forschung-bmbf","supplier-karlsruher-institut-fuer-technologie-kit","supplier-zentrum-fuer-sonnenenergie-und-wasserstoff-forschung-zsw"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/55337","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=55337"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/55337\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=55337"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=55337"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=55337"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=55337"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}