Eine der zentralen Fragestellungen im Rahmen der Energiewende ist die saisonale Speicherung großer Mengen von Energie. Im Juni 2019 wurde das LLEC-Projekt daher um eine weitere, zentrale Komponente erweitert. Dabei handelt es sich um eine neuartige Technologie auf Basis von LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier), welche die chemische Speicherung großer Mengen von Energie in füssiger Form erlaubt. Die Energiedichte des beladenen Fluids beträgt dabei ca. 1,86 MWh/m3 und entspricht damit Druckwasserstoff bei etwa 700 bar. Die weltweit einzigartige Demontrationsanlage arbeitet im Verbund mit der neuen Wärmevollversorgungszentrale (WVVZ) und wird durch die Sektorkopplung von Strom, Wärme und chemischer Energie Speicherwirkungsgrade von über 90% erreichen.

Die besondere Innovation dieses Projektes ist die Entwicklung und der Betrieb eines sogenannten Hot-Pressure-Swing-Reaktors (HPSR). Die Technologie wurde 2017 an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg-Universität entwickelt, wo dessen generelle Funktionsweise im Labormaßstab (5 kW) und seit Anfang 2018 im Technikumsmaßstab (20 kW) unter Beweis gestellt wurde. Im Rahmen dieses Projektes wird eine weltweit einzigartige Prototypanlage auf dem Leistungsniveau von 300 kW(H2) mit wärmetechnischer Kopplung an eine BHKW-Anlage errichtet.

Zum Speichern des Wasserstoffs dienen zwei 100.000L fassende, doppelwandige Stahlbehälter. Eine maximale Füllung des LOHC-Speichers enthält ca. 185 MWh(H2) und garantiert so eine ganzjährige Nutzung von PV- und Windstrom im LLEC-Gebäudebilanzraum. Beim Einspeichern des Wasserstoffs wird Wärme freigesetzt. Diese wird dem Fernwärmenetz des Campus zugeführt. Zum Austreiben des Wasserstoffs wird Wärme benötigt, welche im Rahmen dieses Projektes aus dem Abgas des benachbarten Blockheizkraftwerk (BHKW) entnommen wird. Die ohnehin anfallende Abwärme auf Temperaturen von über 400°C wird quasi über den LOHC-Prozess umgeleitet. Es handelt sich hierbei um eine Kopplung dreier so genannter Sektoren (Wärme, Strom und chemische Energie). Dieser Ansatz ermöglicht Speichernutzungsgrade von über 90%. Solche Prozesse werden Power-to-Gas-(PtG)-Konzepte genannt und deren Anwendung für die Sektorenkopplung wird als wichtiger Baustein der Energiewende gesehen.

 

Durch die Vielseitigkeit des Energieträgers Wasserstoff stehen auf der Verbraucherseite verschiedene Nutzungspfade zur Verfügung. Neben der Beimischung in die Gasmotoren des BHKW (bis ca. 10 Vol.%) kann der Wasserstoff in einer alkalischen Brennstoffzelle rückverstromt werden. Komplementär ist der direkte Einsatz von Wasserstoff im Mobilitätssektor zu sehen. Anwendungen werden hier einerseits beim Fuhrpark des FZJ (z.B. Objektschutz, Fahrdienst, Privat-PKW) gesehen, andererseits ist eine Einbeziehung der nahegelegenen Rurtalbahn denkbar, welche ab 2021 brennstoffzellenbetriebene Triebwagen einsetzen möchte.

Die zusätzlichen Demonstratoren sollen (wie alle bereits in Planung befindlichen Anlagen) an das Data and Energy Services Lab angebunden werden. Dieses ist für die Sammlung wissenschaftlicher Daten und für die Überwachung aller Prozesse zuständig und dient als übergeordnete Leitzentrale.

 

 

Stefan Kasselmann

About Stefan Kasselmann

Stefan Kasselmann ist promovierter Physiker und ist seit 2017 Projektmanager des LLEC. Er ist für die operative Umsetzung des Projektes verantwortlich. Seine Hauptaufgabe ist es sicherzustellen, dass das Projekt im Auftrag des Lenkungsausschusses und in Abstimmung mit den Teammanagern die geforderten Ergebnisse innerhalb definierter Toleranzen erreicht.

One Response to “Neuartiger LOHC-Wasserstoffspeicher”

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    Jürgen Ecke

    Sehr geehrter Herr Kasselmann,
    unser Unternehmen arbeitet an der Substitution von fossilen Kraftstoffen bei der Energieversorgung von Auslandsstandorten.
    Sehen Sie schon Möglichkeiten bei Überführung Ihres Projektes in die Praxis ?
    Beste Grüße
    Jürgen Ecke
    Leiter Entwicklung Wassertechnologie

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