Die Umweltfreundlichkeit erneuerbarer Energien von der Quelle bis zur Steckdose sicherstellen
Die Abkehr von fossilen Brennstoffen ist für die Schaffung einer nachhaltigen Energieversorgung entscheidend. Dazu müssen allerdings nicht nur erneuerbare Energiequellen genutzt werden, sondern die Energie muss ebenso auf umweltfreundliche Weise umgewandelt und gespeichert werden. „Da der Wind nicht immer weht und die Sonne nicht dauerhaft scheint, kann nicht kontinuierlich erneuerbare Energie erzeugt werden“, bemerkt Marijke Jacobs, Wissenschaftlerin am Flämischen Institut für technologische Forschung (VITO). „Wir müssen stattdessen Möglichkeiten finden, um diese Energie umzuwandeln und für eine spätere Nutzung zu speichern.“ Die derzeit vielversprechendste Technologie dafür ist die sogenannte Festoxidelektrolyse. Es handelt sich dabei zwar um eine effiziente Methode zur Umwandlung von Elektrizität in Wasserstoff als Brennstoff, doch die Anlage besteht aus Zellen, die aus Seltenen Erden wie Lanthan bestehen. „Deren Kosten werden stark von der Industrie- und Wirtschaftspolitik der Länder beeinflusst, die Seltene Erden produzieren“, fügt Jacobs hinzu. „Jeder Anstieg der Kosten für Seltene Erden kann die Kommerzialisierung von auf Festoxidelektrolyse basierten Technologien gefährden.“ Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts NOUVEAU wird dazu beigetragen, diese Risiken zu mindern.
Nachhaltige Energieumwandlung
Über das vom VITO koordinierte Projekt NOUVEAU wurde eine nachhaltige und kostengünstige Lösung für die Umwandlung erneuerbarer Energien geschaffen. Im Mittelpunkt dieser Lösung ist eine innovative Festoxidzelle, die als potenzielle Alternative zu herkömmlichen Zellen entwickelt wurde. „Dieses innovative Elektrodenmaterial birgt in Kombination mit fortgeschrittenen Beschichtungsmethoden das Potenzial, den Einsatz von Seltenen Erden in Festoxidelektrolyse-Technologien deutlich zu reduzieren“, kommentiert Jacobs. Die Forschenden erstellten eine umfassende virtuelle Modellierungsdatenbank zur Berechnung und Vorhersage der Materialeigenschaften von Elektroden für die Festoxidelektrolyse, um das Potenzial dieser Entwicklung besser zu verstehen. Anhand dieser Datenbank und der experimentellen Projektarbeit konnten die Forschenden die vielversprechendste Zusammensetzung für alternative Elektroden ermitteln.
Eine Kreislauflösung
Während das wichtigste Projektziel darin bestand, die Verwendung von Seltenen Erden bei der Herstellung von Festoxidzellen zu begrenzen, sahen die Forschenden auch die Möglichkeit, einen Schritt weiter zu gehen. „Um eine wirklich nachhaltige Lösung zu erreichen, haben wir uns auch mit den Herstellungs- und Recyclingprozessen beschäftigt“, so Jacobs. Für die Frage, was mit den Zellen geschieht, wenn sie nicht mehr genutzt werden können, haben die Forschenden innovative Strategien erarbeitet, um sicherzustellen, dass kritische Elemente wie Yttrium recycelt und wiederverwendet werden können, damit weniger neue Seltene Erden abgebaut werden müssen. „NOUVEAU bietet nicht nur eine nachhaltige und kostengünstige Alternative zu den derzeitigen Festoxidelektrolyse-Technologien für die Wasserstofferzeugung, sondern trägt auch zu einer Kreislaufwirtschaft bei“, so Jacobs abschließend. Das Projektteam treibt seine Forschungen zur Festoxidelektrolyse weiter voran und konzentriert sich dabei insbesondere auf die Integration von Grundsätze der inhärenten Sicherheit und Nachhaltigkeit in ihre Prozesse.
Schlüsselbegriffe
NOUVEAU, nachhaltig, erneuerbare Energie, Seltene Erden, Sonnenenergie, fossile Brennstoffe, Festoxidelektrolyse-Technologie, Elektrodenmaterial, Wasserstoff, Kreislaufwirtschaft, inhärente Sicherheit und Nachhaltigkeit
