Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tankstelle der Zukunft liefert erneuerbaren Strom, Wasserstoff oder Methan

14.02.2018

ZSW startet Forschungsprojekt zur klimafreundlichen Mobilität

Immer mehr Autos haben künftig einen Elektromotor oder nutzen andere alternative Antriebe. Die dazu passende Tankstelle entwickeln jetzt Wissenschaftler des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Mitte Februar 2018 begannen die Forschungsarbeiten.


Betankung eines Brennstoffzellenautos mit Wasserstoff.

Foto: ZSW


So funktioniert die Zapfsäule der Zukunft.

Grafik: ZSW

Die Zapfsäule der Zukunft soll den Fahrern Strom, Wasserstoff sowie das Erdgassubstitut Methan aus regenerativen Quellen bereitstellen – und das möglichst effizient, kostengünstig und bedarfsgerecht. Das vom Bundeswirtschaftsministerium mit rund 1,3 Millionen Euro geförderte Vorhaben dauert fünf Jahre und erfolgt im Rahmen des Projekts „QUARREE 100“, in dem die vollständige erneuerbare Energieversorgung eines Stadtteils getestet wird.

Die Mobilität wird sich in den nächsten Jahren stark wandeln. Strom aus Wind und Sonne für Elektroautos und erneuerbarer Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge spielen bald eine immer größere Rolle. Auch Methan aus Ökostrom für Erdgasautos aus Ökostrom ist ein klimafreundlicher Kraftstoff.

Noch fehlt dazu jedoch die entsprechende Tankstelle. Bislang werden Strom- und Wasserstofftankstellen massiv ausgebaut, auch welche, die beide Energieformen anbieten. Eine Tankstelle, die Strom, Wasserstoff und auch Methan liefert, gibt es bislang aber noch nicht. Mit dem ZSW-Projekt soll sich das nun ändern.

Stufenförmige Nutzung der erneuerbaren Energie

Die Idee der Wissenschaftler aus Stuttgart: Eine Multienergiezapfsäule. Erneuerbarer Strom etwa aus Windkraftanlagen soll über das Stromnetz direkt in die Batterie der Elektroautos geladen werden. Ist der Bedarf höher als das Angebot, springt eine zugeschaltete stationäre Großbatterie ein, die zuvor bei einem Überangebot an Strom gefüllt wurde.

„Ist die Batterie voll und können auch die tankenden Elektroautos den Strom nicht mehr abnehmen, erfolgt bei Bedarf in einem zweiten Schritt die Umwandlung des Ökostroms in Wasserstoff“, erklärt Dr. Ulrich Zuberbühler vom ZSW. Diesen Kraftstoff nutzen Brennstoffzellenfahrzeuge. Fällt mehr Wasserstoff an, als gebraucht wird, kommt er in einen Speicher.

In einem dritten Schritt erzeugt die Tankstelle der Zukunft Methan. Das soll dann erfolgen, wenn der Wasserstoffspeicher voll ist und die Brennstoffzellenautos das Gas nicht abnehmen. Zur Umwandlung in Methan wird dem Wasserstoff Kohlendioxid zugeführt. Beide Gase reagieren an einem Katalysator zu Methan. Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas, Erdgasautos können den Kraftstoff problemlos nutzen. Ist mehr verfügbar als getankt wird, kommt das Methan in einen Speicher. Ist dieser voll, wird das Methan in das Erdgasnetz eingespeist.

„Mit unserem Vorhaben bleibt die Kopplung des Stromnetzes mit der Mobilität nicht auf Elektroautos beschränkt“, erklärt Zuberbühler. „Auch die anderen alternativen Antriebe profitieren davon.“

Die ZSW-Wissenschaftler sprechen von einer stufenförmigen Nutzung der erneuerbaren Energie. Priorität hat die Nutzung mit den geringsten Energieverlusten. Die Stufe 1 wird erst verlassen, wenn ihr Potenzial ausgereizt ist und so weiter. Am effizientesten ist die Verwendung des regenerativen Stroms in Elektromotoren.

Hier fallen keine Energieumwandlungsverluste an, sondern nur bis zu 10 Prozent Batteriespeicherverluste. Erst wenn dieser Bedarf gedeckt ist, kommen die nächsten Stufen in Betracht: Zuerst die Umwandlung in Wasserstoff und dann die Methanisierung. Der Wirkungsgrad von Strom zu Wasserstoff liegt bei rund 75 Prozent, der von Strom zu Methan bei 60 Prozent. Gelagert werden können die chemischen Langzeitspeicher ohne Verluste. Wird die bei der Umwandlung entstehende Abwärme genutzt, steigert das den Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte.

Komponenten weiterentwickeln

Ziel des ZSW in dem Projekt ist es, die Effizienz, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit der beiden Hauptkomponenten zu verbessern. Bei ihnen handelt es sich um einen alkalischen Druck-Elektrolyseur und einen Plattenreaktor zur Methanisierung. Sie werden im 100-Kilowatt-Maßstab weiterentwickelt. Um die Elektrolyse und die Methansynthese zeitlich voneinander zu entkoppeln, ist ein Wasserstoffzwischenspeicher vorgesehen, den das Institut konzeptionell entwickelt und sicherheitstechnisch bewertet.

Für die technische Entwicklung inklusive Sicherheitskonzept und Klärung aller Genehmigungsdetails haben die Forscher drei Jahre Zeit. In einem Demonstrationsbetrieb vor Ort soll das Ganze dann ab dem Jahr 2020 getestet werden.

Das ZSW-Vorhaben ist Teil des Projekts QUARREE100. In dem mit 24 Millionen Euro geförderten Leuchtturmprojekt setzen Institute, Unternehmen und die öffentliche Verwaltung den nachhaltigen Umbau der Energieversorgung eines Stadtquartiers in der Stadt Heide, Kreis Dithmarschen, um. Die Tankstelle fungiert hierbei im Quartier als Energiezentrum für die Energiewandlung und -speicherung.

Sektorkopplung ausweiten

Der Ökostromanteil im deutschen Stromnetz liegt inzwischen bei rund einem Drittel, Tendenz steigend. 2030 sollen es bereits 65 Prozent sein. Eine Nutzung außerhalb des Stromnetzes, etwa in Elektroautos und als alternativer Kraftstoff, würde den Sektor Mobilität klimafreundlicher machen. Bislang gibt es hier nur geringe Fortschritte. Die alternativen Kraftstoffe Wasserstoff und Methan haben zudem den großen Vorteil, als chemische Speichermedien lange ohne Verluste gelagert und in das deutsche Erdgasnetz eingespeist werden zu können, wo sie auch für die Sektorkopplung zur CO2-neutalen Wärmeversorgung von Gebäuden bereitstehen.

Die Förderung erfolgt im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms, Förderinitiative Solares Bauen / Energieeffiziente Stadt, einer gemeinsamen Initiative von Bundesforschungsministerium und Bundeswirtschaftsministerium.

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 235 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 90 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte.
Das ZSW ist Mitglied der Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW), einem Zusammenschluss von 13 außeruniversitären, wirtschaftsnahen Forschungsinstituten.

Ansprechpartner Pressearbeit

Annette Stumpf, Zentrum für Sonnenenergie- und
Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Meitnerstr. 1,
70563 Stuttgart, Tel. +49 (0)711 7870-315, Fax +49 (0)711 7870-200,
annette.stumpf@zsw-bw.de, www.zsw-bw.de

Axel Vartmann, PR-Agentur Solar Consulting GmbH,
Emmy-Noether-Str. 2, 79110 Freiburg,
Tel.: +49 (0)761 380968-23, Fax: +49 (0)761 380968-11,
vartmann@solar-consulting.de, www.solar-consulting.de

Annette Stumpf | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Schnell, günstig, tragbar: Testgerät PIDcheck prüft Solarmodule im Feld auf PID
18.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

nachricht Faszination Weltall - Erlanger Forscher züchten Kristalle in der Schwerelosigkeit
15.06.2018 | Fraunhofer IISB

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics