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WasserstoffversorgungGrazer stellen neues Verfahren zur dezentralen und klimaschonenden Erzeugung vor

Grazer Gruppe entwickelte Technologie zur effizienten Produktion, Speicherung und bedarfsorientierten Bereitstellung von hochreinem Wasserstoff.

© bluedesign/stock.adobe.com (Oliver Boehmer)
 

Flächendeckend verfügbarer Wasserstoff gilt als Schlüssel im Energieversorgungssystem der Zukunft und einer Automobilität mittels Brennstoffzellen. Ein neues Verfahren zur dezentralen und klimaneutralen Erzeugung von Wasserstoff haben Forscher der Technischen Universität Graz gemeinsam mit dem Grazer Start-Up Rouge H2 entwickelt, teilte die TU Graz am Dienstag mit.

Derzeit wird Wasserstoff vor allem zentral in Großanlagen produziert, und zwar durch die Umwandlung fossiler Rohstoffe. Er muss anschließend energieintensiv komprimiert oder verflüssigt werden, um ihn an Tankstellen und zu den Verbrauchern transportieren zu können. Dann braucht es teure Investitionen, um größere Mengen an Wasserstoff zu speichern. Für die Weiterentwicklung der Elektromobilität wäre allerdings eine kostengünstige, dezentrale Wasserstoffproduktion für die Versorgung der Brennstoffzellen ein wesentlicher Fortschritt.

Das Team der TU Graz um Arbeitsgruppenleiter Viktor Hacker hat im Rahmen des Forschungsprojektes HyStORM (Hydrogen Storage via Oxidation and Reduction of Metals) mit der sogenannten "Chemical-Looping Hydrogen-Methode" ein innovatives Verfahren zur dezentralen und klimaneutralen Wasserstofferzeugung vorgelegt. Dieses mündete nun in einem kompakten System, das Wasserstoff bei Bedarf vor Ort (On-Site-On-Demand-System, OSOD) für Tankstellen und Energieanlagen produziert. Das Konzept geht von dezentralen Dampfreformern vor Ort aus, um Wasserstoff aus kohlenstoffbasierten Rohstoffen zu erzeugen. Entwickelt und vertrieben wird es von Rouge H2 Engineering.

Die Wasserstofferzeugung nach dem Grazer Modell erfolgt durch die Umwandlung von hocherhitztem Biogas, Biomasse oder Erdgas zu einem Synthesegas. Die darin enthaltene Energie wird dann über ein Reduktions-Oxidations-Verfahren in einem Metalloxid gespeichert. Dieses Speichermedium könne laut den Grazer Forschern verlustfrei gelagert und gefahrlos transportiert werden. Die Entladung des Speichers erfolgt durch die Zufuhr von Wasser in das System: Wenn es verdampft, oxidiert das eisenbasierte Material, wobei hochreiner Wasserstoff freigesetzt wird.

Derzeitige konventionelle Verfahren zur Wasserstoffproduktion aus Biogas oder vergaster Biomasse würden aufwendige und kostenintensive Gasreinigungsverfahren benötigen, erklärte Wasserstoff-Forscher Sebastian Bock von der Grazer TU. Er führte beispielsweise die Druckwechsel-Adsorption an - ein Trennverfahren, bei dem der Wasserstoff in mehreren Schritten aus dem Gasgemisch isoliert werden kann. "Das funktioniert in großem Maßstab sehr gut, ist 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", hob Bock den Vorteil des Prozesses hervor. Das Grazer OSOD-System sei beliebig skalierbar.

Gernot Voitic von Rouge H2 Engineering betonte die bedarfsorientierte Freisetzung und den integrierten Speicher als Alleinstellungsmerkmal der neuen Technologie. "Das OSOD-System kann bei geringer Nachfrage in den Standby-Modus wechseln und die Wasserstoffproduktion jederzeit bei Bedarf wieder aufnehmen", erklärte Voitic. Derzeit wird das System im industriellen Maßstab mit Erdgas betrieben.

Doch die TU Graz und das Unternehmen schmieden schon neue Pläne: Man möchte es auch für Biogas, Biomasse und andere regional verfügbare Rohstoffe nutzbar machen. Biogasanlagen beispielsweise könnten damit zukünftig konkurrenzfähiger werden und statt Strom zusätzlich auch "grünen" Wasserstoff produzieren, der für nachhaltige Mobilitätskonzepte genutzt wird.

Kommentare (23)

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csab3266
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Also aus Erdgas

und nicht aus erneuerbarer Energie. Wäre es dann nicht besser einfach mit Erdgas zu fahren?

styrianprawda
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@csab3266

Biogas und vergaste Biomasse sind Erdgas?

csab3266
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Ok,

warum fährt man dann nicht einfach mit Biogas?
Im Übrigen wie hoch ist der Biogasanteil im österr. Gasnetz? 2% 3%?

schadstoffarm
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Weil durch verbrennen von biogas

Auch co2 entsteht. Wasserstoff "verbrennt" rückstandsfrei.

anton6
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Bitte?

Dann fällt das CO2 eben beim Herstellen des Wasserstoffes an. Sie können den Kohlenstoff aus dem Erd- ihrer Biogas ja nicht einfach verschwinden lassen.

schadstoffarm
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Das ist die

Aussage des artikels, beschwerden bei mir sind sinnlos.

styrianprawda
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@anton6

Was verstehen Sie daran nicht:
"Biogasanlagen beispielsweise könnten damit zukünftig konkurrenzfähiger werden und statt Strom zusätzlich auch "grünen" Wasserstoff produzieren,..."

"Grüner" Wasserstoff ist der, der ohne Freisetzung von Co2 hergestellt wird.

Pablo63
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Wissenschaft muss forschen, manchmal auch vorbei an der Lebenspraxis

Dezentral und aus Erdgas. Hört sich nach doppelt schlechtem Wirkungsgrad UND weiterhin katastrophalen Kohlenstoffausstoß in die Atmosphäre an. Wir könnten längst flächendeckende Anwendungen der Brennstoffzelle in allen Lebensbereichen haben, zumindest als Brückentechnologie. Dieser Zug ist längst abgefahren, alle großen Forschungsbudgets für Individualverkehr gehen heute in batterieelektrische Energiespeicher. Trotzdem gute Leistung der TU.

scionescio
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@Pablo63: der Zug ist ist nicht abgefahren sondern auf ein Nebengleis abgebogen ...

... durch den geringen Energieinhalt eines Akkus, der auch elektrochemisch nach oben limitiert ist, wird man bei einem BEV nie aus einem Nischenbereich von maximal 30% herauskommen, weil Reichweite und Ladedauer einfach ein zu großer Rückschritt zu schon Gewohnten ist.
Da der Schwerverkehr auch anders funktionieren muss, wird man um die Einführung einer Waserstoffinfrastruktur nicht herumkommen - und sobald die da ist, gibt es keinen Grund mehr, sich ein BEV anzutun!
Aus diesem Grund setzen die meisten Hersteller eher auf Hybrid (um die Grenzwerte zu erfüllen), weil der 70% Markt natürlich viel verlockender als ein 30 % Markt ist (allein in China gibt es mittlerweile über 400!!! Hersteller von BEVs - nur eine Handvoll wird davon überleben können, weil sie auf die notwendigen Stückzahlen kommen können).
Überall, wo BEVs eine größere Verbreitung als eine paar Prozent haben (zB Norwegen, Holland) gehen die Verkäufe wieder stark zurück (schon vor Corona), weil einerseits die Förderungen nicht mehr in dem Ausmaß fließen, der Stom immer teurer wird, es immer schwieriger wird, eine freie Ladestelle zu finden und die Anfangseuphorie im nüchternen Alltag nicht lange anhält, weil Prospektversprechungen und Realität so weit auseinanderklaffen.

Hausberger
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Wasserstoff aus kohlenstoffbasierten Rohstoffen?

Wieviel? Wie sieht die gesamte Energiebilanz und CO2-Bilanz aus?

scionescio
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@Hausberger: für eine Übergangszeit und auch für eine dezentrale Erzeugung macht das viel Sinn

... im Gegensatz zur massenhaft CO2 erzeugenden Akkuproduktion (wobei bei der thermischen Verwertung neben hochtoxischen Gasen nochmals Unmengen von CO2 anfallen) kann Wasserstoff völlig nachhaltig und CO2 frei durch Wind-, Solar-, Gezeiten-, Flusskraftwerke, etc erzeugt werden - allein schon TWh an Ausfallsenergie (zB wenn in der Nordsee der Wind ordentlich bläst, wird mehr Strom erzeugt, als die Stromnetze aufnehmen können) können durch Elektrolyse (Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mittels Strom) als Wasserstoff gespeichert werden und in Spitzenzeiten wieder in Strom zurückverwandelt werden (durch Brennstoffstellen) oder stehen dem Verkehr zur Verfügung. Der oft argumentierte Wirkungsgrad ist dabei völlig belanglos, weil im anderen Fall diese Energie erst gar nicht erzeugt wird (zB durch Abschalten der Windräder - ist aber negativ für die Lebensdauer durch die Belastung der Lagerschalen) oder sinnlos weggeregelt wird (Antrieb von der Pumpen von stillgelegten Atomkraftwerken!).

taught123
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Für den Schwerverkehr interessant

Aber für den Individualverkehr völlig absurd.

scionescio
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@taught123: wenn es für den Schwerverkehr funktioniert (oder besser gesagt alternativlos ist, weil ein Fernverkehr mit Energie aus Akkus nicht denkbar ist) - warum soll es dann für PKW absurd sein?

Die Infrastruktur für den Schwerverkehr kann (gleich wie bei heutigen Tankstellen) mitbenutzt werden, die Reichweiten sind viel besser als bei einem BEV (auch im Winter), H2 wird viel günstiger angeboten werden (weil es sich sonst gerade im Schwerverkehr nicht rechnet) und es gibt kein Recyclingproblem wie bei den Akkus.
Da man bei einem FCEV nur einen kleinen Pufferakku braucht, kann durch den Entfall des sauteuren Akkus so ein Fahrzeug bei Großserienproduktion potentiell billiger angeboten werden als ein BEV.
Was also ist absurd?

Bertram Gloeckner
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ein Genuss

wie du von FCEV's begeistert bist, bitte kauf dir dann auch eines und erzähl uns wie toll und billig es ist so ein krasses Vehikel zu fahren ist....

taught123
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Ganz einfach:

Weil das viel zu viel Energie verschlingt.
Wenn ich mit dem E-Auto 100 km fahre, brauche ich - je nach Jahreszeit - 14 bis 18 kWh für diese Strecke. Inkl. Ladeverlusten an der Ladestelle sind das dann ca. 17 - 23 kWh.
Um jedoch den 1 kg Wasserstoff für 100 km herzustellen, auf einen entsprechenden Druck (700 bar) bei entsprechender Temperatur (minus 250 Grad) zu bringen und in einen Wagen zu tanken, braucht man knapp 60 kWh Strom.

Woher soll bitte diese ganze Energie kommen?

Das ist kein emotionales Thema oder eine Glaubensfrage. Es geht einzig um die nötige Energie. Und aus dieser Sicht ist Wasserstoff für den PKW-Massenverkehr eine Illusion.

scionescio
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@taught123: dieses vorgeschobene Argument ist schon so oft richtiggestellt worden, dass es schon langweilig wird, ständig das Gleiche zu wiederholen ...

... wir haben kein Energieerzeugungsproblem, sondern ein Energieverteil- und Speicherproblem - es fällt derzeit Ausfallsenergie im TWh Bereich an!
Wasserstoff ist ideal um Energie in großem Maßstab zu speichern - Akkus sind es mit Sicherheit nicht.

taught123
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Und Sie meinen,

dass in der energiehungrigen Zeit, die Umwandlung von Strom in Wasserstoff und dann eine weitere Umwandlung wieder in Strom effizienter ist, als die Speicherung in Batterien?
Ausgeschlossen. Da mag Kurz noch so sehr an seinen OMV-Heinzis hängen, das ist schlicht falsch.

ad "kein Energieerzeugungsproblem": Da stell ich mir schon die Frage, ob Sie ernsthaft Kern- und Kohlekraftwerke auf Dauer weiter betreiben wollen. Denn wenn alles auf erneuerbare Energien umgestellt werden soll und dann auch noch der Verkehr auf Strom umgestellt wird, dann macht er sehr wohl einen Unterschied, ob ich für 100 km 20 kWh brauche oder 60 kWh.

Wie gesagt: keine Glaubensfrage, eine Frage der Fakten; auch wenn Trump das gern vermischt.

scionescio
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@taught123: "...wir haben kein Energieerzeugungsproblem, sondern ein Energieverteil- und Speicherproblem ..."

Ist das wirklich so schwer zu verstehen - einfach einmal in Ruhe lesen, versuchen zu verstehen, kritisch hinterfragen, Fakten recherchieren ... und die Sprechblasen aus der Echokammer einfach einmal auf der Seite lassen;-)

taught123
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Ich seh bei Ihren Postings nur keine Fakten

Nur leere Phrasen

Carlo62
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Und warum bitte?

Das wird die BEV in absehbarer Zeit verdrängen!

taught123
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Unter Garantie nicht.

Wasserstoffautos sind pure Energieverschwendung.
Es geht nicht um Meinungen, es geht hier um Fakten.

schadstoffarm
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Carlo

Danke für die Zukunft. Wie oft tankst du h2?

styrianprawda
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@schadstoffarm

Zu fragen, wie oft er die Batterie seines EVs lädt, haben Sie vergessen.