TU Graz entwickelt System für flächendeckende Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff

Copyright Abbildung(en): TU Graz

Als alternative Antriebstechnologie im Verkehrssektor spielt Wasserstoff bei der Energiewende eine bedeutende Rolle. Derzeit ist er aber noch nicht massentauglich: Wasserstoff wird überwiegend zentral aus fossilen Rohstoffen erzeugt und in einem teuren sowie energieintensiven Prozess komprimiert oder verflüssigt, um ihn anschließend an Tankstellen liefern zu können. Dort braucht es teure Infrastruktur mit hohen Investitionskosten, um große Mengen an Wasserstoff zu speichern.

Die Arbeitsgruppe Brennstoffzellen und Wasserstoffsysteme am Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik der TU Graz – eine der international führenden Gruppen auf dem Gebiet der Wasserstoffforschung – hat deshalb nach Möglichkeiten gesucht, die Wasserstoffproduktion attraktiver zu machen. Im Rahmen des Forschungsprojektes HyStORM (Hydrogen Storage via Oxidation and Reduction of Metals) entwickelte das Team rund um Arbeitsgruppenleiter Viktor Hacker eine sogenannte „Chemical-Looping Hydrogen-Methode“, ein neues nachhaltiges und innovatives Verfahren zur dezentralen und klimaneutralen Wasserstofferzeugung.

Dieser mehrfach ausgezeichnete Forschungserfolg mündete in einem kompakten und platzsparenden On-Site-On-Demand-System (OSOD) für Tankstellen und Energieanlagen, das vom Grazer Start-Up Rouge H2 Engineering entwickelt und vertrieben wird. Dieses System, das in einem herkömmlichen Transportcontainer Platz findet, soll zukünftig ein wichtiges Puzzlestück auf dem Weg zur flächendeckenden Verfügbarkeit von nachhaltigem Wasserstoff werden.

OSOD ist ein Wasserstoffgenerator mit integrierter Speichervorrichtung in einem System. Die Wasserstofferzeugung erfolgt durch die Umwandlung von Biogas, Biomasse oder Erdgas zu einem Synthesegas. Die darin enthaltene Energie wird dann mithilfe eines Redox-Verfahrens (Reduktions-Oxidations-Verfahrens) in einem Metalloxid gespeichert, das vollkommen verlustfrei gelagert und gefahrlos transportiert werden kann. Die anschließende bedarfsorientierte Produktion des Wasserstoffs erfolgt durch die Zufuhr von Wasser in das System. Das eisenbasierte Material wird mit Dampf beschickt und hochreiner Wasserstoff wird freigesetzt.

Flexible Skalierbarkeit

Dieser Prozess macht das System auch für kleinere Anwendungen interessant, wie TU Graz-Wasserstoff-Forscher Sebastian Bock erklärt: „Derzeitige konventionelle Verfahren zur Wasserstofferzeugung aus Biogas oder vergaster Biomasse benötigen aufwendige und kostenintensive Gasreinigungsverfahren wie beispielsweise die Druckwechsel-Adsorption – ein Trennverfahren, bei dem der Wasserstoff in mehreren Schritten aus dem Gasgemisch isoliert wird“. Das funktioniere in großem Maßstab sehr gut, sei aber schlecht auf kleinere, dezentrale Anlagen skalierbar. „Unser Verfahren erzeugt durch den Redox-Zyklus auf Wasserdampfbasis aber ohnehin nur hochreinen Wasserstoff – es ist also gar kein Gasreinigungsschritt mehr notwendig“, so Bock.

Deshalb sei das OSOD-System beliebig skalierbar und eigne sich insbesondere für dezentrale Anwendungen mit geringen Einspeisungsraten in Labors sowie für kleinere industrielle Systeme, aber auch für größere Einheiten wie Wasserstofftankstellen oder Biogasanlagen zur Wasserstofferzeugung.

Bedarfsorientierte Flexibilität

Neben der Bereitstellung hochreinen Wasserstoffs verweist Gernot Voitic, Lead Project Manager R&D bei Rouge H2 Engineering, außerdem auf einen weiteren Vorteil der neuen Technologie: „Das OSOD-System kann bei geringer Nachfrage in den Standby-Modus wechseln und die Wasserstoffproduktion jederzeit bei Bedarf wieder aufnehmen. Diese bedarfsorientierte Freisetzung und der integrierte Speicher sind der USP des OSOD-H2-Generators, der sich dadurch von anderen ähnlichen Produkten abhebt.“

Rouge H2 Engineering und die TU Graz-Forschenden fokussieren sich bereits auf den nächsten Schritt: Derzeit wird das System im industriellen Maßstab noch mit Erdgas betrieben. Die Gruppe möchte es nun auch für Biogas, Biomasse und andere regional verfügbare Rohstoffe nutzbar machen. Biogasanlagen beispielsweise könnten damit zukünftig noch konkurrenzfähiger werden und statt Strom zusätzlich auch grünen Wasserstoff produzieren, der für nachhaltige Mobilitätskonzepte genutzt wird.

Quelle: TU Graz — Pressemitteilung vom 26.05.2020

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… als Forschungsobjekt – damit Studierende LERNEN – kann man sowas ja machen … aber zu behaupten „fleachendeckend verfuegbares H2“ (und dann wird mit ERDGAS gearbeitet) … ist schon etwas LAECHERLICH ….

Wieviel Wasserstoff kann so ein „Tankstellencontainer“ pro Tag produzieren – also wieviele Autos könnten betankt werden? Wieviel Energie ist dazu nötig? Wenn der Wasserstoff hier zur Lagerung in einem Feststoff gebunden ist, wie und wann erfolgt dann die Freisetzung bzw. Kompression des Wasserstoffs, damit ein Fahrzeug damit betankt werden kann? Wie lange dauert das?

LOHC Öl ist die Lösung.
Lohc-treibstoff: Verbrenner mit Wasserstoff fahren! Benzin der Zukunft
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Verbrenner mit Wasserstoff? Damit uns Zahnriemen, Doppelkupplungsgetriebe, Longlifeöle und Turbolader erhalten bleiben? Wir haben uns dran gewöhnt, teure und verschleißanfällige Technik durch die Gegend zu karren, ein Verzicht darauf fällt sicher vielen schwer…
LOHC ist sicher ein sinnvolles Konzept, um z.B. im australischen Outback eine Farm, einen kleinen Ort, oder ein Krankenhaus mit Energie zu versorgen. Für den Masseneinsatz ist das ganze aber zu teuer….

Um alle privaten PKWs in Deutschland mit Biogas zu beteiben müssten alle Felder für Energiepflanzen reserviert sein. Keine Ahnung, wieviel Fläche zusätzlich gebraucht würde um auch noch die Umwandlungsverluste in Wasserstoff zu kompensieren. Und an LKWs, kommerzielle PKWs, Dieselloks, Schiffe und FLugzeuge ist da überhaupt noch nicht gedacht.

Das funktioniert mit diesem System ausschliesslich mit Erdgas.

Zum Biogas: Ist in dieser Rechnung auch schon bedacht, dass auch aus den Bioabfällen, Kläranlagen, der landwirtschaftlichen Gülle, Mülldeponien etc. Gase entweichen können, die aufgefangen und genutzt werden können, und stattdessen am besten umso weniger fossile Quellen? Denn die entstehenden „Gase“ aus den Abfällen unserer Gesellschaft entweichen ja sonst sowieso in die Atmosphäre, wenn man sie „auffängt“ kann man sie zumindest sinnvoll nutzen – ohne großartig künstliche Einschnitte in die Natur zu haben wie zum Beispiel durch riesige Felder mit „Energieflanzen“. Ich glaube, am besten ist Energieproduktion aus unbrauchbaren Abfällen der Gesellschaft (die auch nicht mehr recycelt etc. werden können), bevor man dafür extra wichtige (Natur-)Flächen für Felder mit Energiepflanzen bestellt. Man muss nicht extra natürliche Ökosysteme zerstören: das wäre -glaube ich- auch genau der größte Fehler, weil die natürlichen Ökosysteme eben unter anderem zur CO2-Umwandlung in Sauerstoff und Kohlenstoffbindung wichtig sind. Auch so sollte man die einzelnen Funktionen und die Kreisläufe der Natur (z.B. in Form von Wäldern und Artenvielfalt) nicht so unterschätzen, glauben zu können, man könnte in die natürlichen Zusammenhänge einfach so rücksichtslos eingreifen.

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