Neuartiger Festkörper-Wasserstoffspeicher beflügelt Energiewende
Die effiziente Speicherung ist der Schlüssel zur Energiewende, da es dank ihr möglich wird, nachhaltig produzierte Energie bei ihrer Erzeugung zu speichern und bei Bedarf wieder freizusetzen. „Energie kann auf unterschiedliche Weise gespeichert werden“, erklärt Marcello Baricco, Koordinator des Projekts HyCARE von der Universität Turin in Italien. „Wasserstoff ist eine Lösung. Dabei wird elektrischer Strom in Wasserstoff umgewandelt und durch den Einsatz des Gases als Brennstoff in einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle wieder freigesetzt.“
Behälter für Festkörper-Wasserstoffspeicher
Hauptziel des Projekts HyCARE war die Entwicklung eines Prototyps eines Behälters für einen Festkörper-Wasserstoffspeicher, der auf einem innovativen Konzept beruht. Seinem Konzept zufolge funktioniert das System folgendermaßen: Zunächst wird die aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind gewonnene Energie genutzt, um mithilfe eines Elektrolyseurs Wasserstoff aus Wasser zu erzeugen. Dieses Gas wird dann unter Einsatz von Metallhydriden in einem Behälter gespeichert. Unter Druck gehen diese Metalle eine starke Bindung mit Wasserstoff ein, sodass mit ihnen gut Wasserstoff gespeichert werden kann. Der Wasserstoff kann dann zur Versorgung einer Brennstoffzelle dienen, um Strom zu erzeugen. „Auch ein Wärmespeichersystem ist vorhanden“, sagt Baricco. „Die bei Prozessen anfallende Wärme kann genutzt werden, um die Freisetzung von Wasserstoff aus den Metallhydriden zu unterstützen.“ Die Projektarbeit startete mit der Materialentwicklung und -charakterisierung sowie der Konstruktion des Behältersystems. Im Folgenden stellten die Unternehmen innerhalb des Konsortiums die Schlüsselkomponenten bereit und übernahmen den Bau. Zu guter Letzt wurde der Prototyp in Betrieb genommen und erprobt, um sein Verhalten im Pilotmaßstab zu verifizieren.
Pilotanlage demonstriert effiziente Energiespeicherung
Das HyCARE-Projektteam war in der Lage, diesen Behälter für einen Festkörper-Wasserstoffspeicher mit einer Speicherkapazität von bis zu 46 Kilogramm Wasserstoff entwickeln und validieren. „Mit dieser Pilotanlage konnten wir vorführen, dass eine effiziente Energiespeicherung mit einem Festkörper-Wasserstoffträger in großem Maßstab realisierbar ist“, so Baricco. „Möglich wurde dies dank eines äußerst vielfältigen Gemeinschaftsunternehmens. Es setzte sich aus Forschungsinstituten, zwei KMU und zwei Großunternehmen zusammen, die in den Sektoren Werkstoffe und Energie tätig sind.“ Die Projektpartner führten außerdem eine Umwelt- und Wirtschaftsanalyse des gesamten HyCARE-Systems durch. Dabei ergab sich, dass das HyCARE-System umweltfreundlicher als vorhandene Alternativen ist, unter anderem deshalb, weil die bei den Prozessen entstehende Wärme zur Unterstützung der Energiefreisetzung genutzt wird. „Zu den weiteren Vorteilen des HyCARE-Systems gehört die Temperaturstabilität, selbst bei langen Bereitschaftszeiten“, fügt Baricco hinzu. „Wir haben nachgewiesen, dass es eine umweltfreundliche und kostengünstige Technologie ist.“
Die Energiewende beschleunigen
Das Projektteam geht davon aus, dass dies nur der Beginn der Einführung der Technologie der Festkörper-Wasserstoffspeicherung ist. Nach dem Erfolg des Prototyps hat das HyCARE-Konsortium einen Vertrag über Miteigentum unterzeichnet, um weitere Tests durchzuführen. Auch die kommerzielle Durchführbarkeit wird fortlaufend weiter erforscht. „Unsere Ergebnisse bestätigen die Vorteile des Einsatzes von Wasserstoffträgern auf der Basis von Metallhydriden“, sagt Baricco. „Große Mengen Wasserstoff können in Form kleiner Volumen gespeichert werden, und der gesamte Prozess gelingt effizienter.“ Die Hoffnung besteht nun darin, dass der Projekterfolg einen bedeutenden Beitrag zur Einführung der Wasserstofftechnologie darstellt und die Energiewende beschleunigen wird.
Schlüsselbegriffe
HyCARE, Wasserstoff, erneuerbar, Energie, elektrisch, Brennstoff, Verbrennung, Hydride
