PuK - Prozesstechnik & Komponenten 2022

Leitartikel

Leitartikel Wasserstoff-Strukturkopplung mit LOHC als Speichermedium Prof. Dr.-Ing. Eberhard Schlücker Will ein Land mit Wasserstoff in die Zukunft gehen und damit die Energieversorgung sicherstellen, so sind synergetische Lösungen nötig, die den Gesamtwirkungsgrad der Wasserstoffnutzung auf ein maximales Niveau heben. Während in der letztjährigen Ausgabe der PuK das Beispiel Kläranlage als Energiezentrum einen kompletten synergetischen Ansatz für dezentrale Strukturen zeigte, führen wir Ihnen nun weitere Beispiele im kleinen bis größeren Stil auf, welche für zentrale, aber auch dezentrale Strukturen vorbildhaft sein können. stern transportiert werden, aber auch problemlos gepumpt werden kann. Es ist also auch für Laien einfach zu handhaben und passt auf die Infrastruktur Heizöl. Diese Eigenschaft erlaubt uns ganz frei zu denken! Beispiel Wohnhäuser Wenn jemand PV in ausreichender Größe (10 KWp sind im Sommer in Deutschland schon ausreichend. In südlicheren Ländern ist die Energieausbeute noch größer und es genügt weniger) auf seinem Hausdach und sie für einen Bruchteil der Kosten, die man selbst für Strom bezahlt, ins Netz zu speisen. Da mit weiter steigenden Energiepreisen zu rechnen ist, steigt unter der Bevölkerung mit Sicherheit das Bestreben, eine gewisse Unabhängigkeit und Autarkie in Energiedingen zu entwickeln. Will man aber Wasserstoff zu Hause herstellen und speichern, braucht man eine Elektrolysezelle und ein Hydriersystem. Zwischen diesen beiden Komponenten wird so wenig Wasserstoff sein, dass keine Gefahr besteht und es würden absolut dich- Fernheizung der Firmen aus lokalem Rechenzentrum Altholz, Klärschlamm, Reststoffe Abgas CO 2 H 2 Reaktor Methan Wasser Tank H 2 -Gas Elektrolyse Elektrischer Strom O 2 Q H 2 Ofen Dampf Q Salzspeicher mit integriertem Reaktor Q Catering-Firma Q Hydrierreaktor LOHC Dampf H 2 LOHC H 2 H 2 Tankstelle Tank LOHC Brennstoffzelle Tankstelle Wasser für Elektrolyse Strom Abb. 1: Fließbild Energielogistikzentrum. Rote Flächen: Produkte; rote Pfeile: heiße Ströme, Gas, Dampf, Wasserstoff; gelb: Bereich LOHC; grün: Energieerzeugung. Voraussetzungen für diese Überlegungen sind, dass das LOHC auf der Basis Dibenzoltoluol oder Benzyltoluol auch im mit Wasserstoff beladenen Zustand absolut brandungefährlich ist und daher von jedermann z. B. in Eimern oder Plastikkanidie üblichen 10–14 KWh pro Tag Verbrauch hat und man von 8 Stunden Sonne ausgehen kann (Sonnentag), dann kann das private E-Auto zusätzlich beladen werden und trotzdem wäre noch Energie übrig, die man für den Winter aufheben könnte, statt te Komponenten dafür verwendet. Die Abwärme der beiden Komponenten kann im Sommer für Warmwasser, Kochen (neue Form des Kochens mit Dampf?!) usw. verwendet werden. In den Übergangszeiten kommt noch die Heizung dazu. 10 PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2022

Leitartikel Verfügt nun dieses Haus über eine SOFC-Brennstoffzelle, die auch als Elektrolysezelle verwendet werden kann (Zweiwegebetrieb), dann könnte die Abwärme der SOFC- Brennstoffzelle (Abwärmetemperatur ca. 800 °C) für die Dehydrierung des Wasserstoffs aus dem LOHC ausreichen, der dann in der SOFC verstromt wird und das Haus versorgen soll. Die Heizenergie für das Wohngebäude wäre hier inklusive (Hinweis: Eine solche Brennstoffzelle wird derzeit entwickelt (patentiert)). Damit könnte ein Wohnhaus das ganze Jahr über autark versorgt werden. Soweit bekannt ist, wird diese SOFC für vier Häuser gleichzeitig oder für Mehrfamilienhäuser entwickelt. Es sind auch noch andere Modelle denkbar, die mehrere Häuser zu Energieeinheiten zusammenschließen oder mit Kleinbetrieben kooperieren. Darüber hinaus könnten aber Hausbesitzer noch mehr PV auf ihr Hausdach bauen und so zu Energielieferanten werden, die auch LOHC oder in die Zentren liefern könnten oder auch Strom zu Mangelzeiten zu Hause produzieren und ins Netz speisen. Stadtgebiete – Energielogistikzentren Die Städte und Industriegebiete haben es nicht so einfach. Natürlich werden Sie von Energielieferanten (z. B. in Deutschland auch durch Importe) versorgt, können aber auch viel Energie über PV selbst herstellen. So können alle Dächer, aber auch Parkplätze mit PV überdeckt werden. Wenn man aber synergetische Ansätze verfolgt, dann ist noch mehr möglich. Ein Projekt, an dem gerade in der Vorplanung gearbeitet wird, ist ein Energielogistikzentrum (Abb. 1). Dieses soll im Zentrum eines Industriegebietes aufgebaut werden. Etwa ein Quadratkilometer Industriedachfläche ist dort verfügbar, die mit PV bedeckt werden soll. Dazu gibt es noch Parkplatzfläche mit etwa 0,5 km 2 , die überdacht und ebenfalls mit PV bedeckt werden könnten. Außerdem gibt es ein Großrechenzentrum, das viel Abwärme produziert und folglich auch hohem Strombedarf hat. Da ein großer Anteil der Industriegebäude Lagerhallen sind und, mit Ausnahme des Rechenzentrums, keine Hochleistungsindustrie dabei ist, dürfte der mit PV erzeugbare Strom nahezu reichen. Ein nahes Windkraftwerk kann ggf. die noch vorhandene Lücke stopfen, oder es werden noch Kleinwindkraftwerke auf den hohen Firmendächern nachgerüstet. Allerdings ist für eine gewisse autarke Versorgung über das ganze Jahr ein Speicherkonzept notwendig, um den Überschussstrom vom Tag auf die Nacht, von Sonnentagen auf Regentage und auch vom Sommer auf den Winter verschieben zu können. In Nachbarschaft zum Bauplatz für das Energielogistikzentrum befindet sich ein Catering-Unternehmen, das verzehrfertige Speisen liefert. Auf der anderen Seite ist ein Busunternehmen, das auf Wasserstoffantriebstechnik umrüstet. Gekocht wird bei dem Catering-Unternehmen mit Dampf. Also wird das Wir meistern die Herausforderungen der Zukunft – mit unseren intelligenten Vakuumlösungen. www.buschvacuum.com