Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Klimaneutrale Energieversorgung der Zukunft

19.11.2019

Mainzer Fraunhofer-Institut entwickelt Prototyp eines Reformer und Brennstoffzellen basierten Blockheizkraftwerks mit 50 kW elektrischer Leistung.

Strom- und Wärmeerzeugung, wartungsarm, langlebig, flexibel skalierbar, dynamisch in der Leistung und perspektivisch wenigstens CO2-neutral, das verspricht das von Fraunhofer IMM entwickelte Blockheizkraftwerk, dessen Prototyp von Wissenschaftsminister Prof. Dr. Konrad Wolf am 18.11. am Institutsstandort in Mainz in den Probebetrieb geleitet wird: „Man darf nicht jeden Tag eine so komplexe Anlage in Betrieb nehmen – weder als Wissenschaftsminister noch als Wissenschaftler“, freut sich Minister Wolf. „Klimaschutz und CO2-Einsparungen sind in aller Munde.


Heute können wir einen spannenden Einblick gewinnen, welchen Beitrag wir aus Rheinland-Pfalz mit dem Mainzer Fraunhofer IMM hierzu beitragen können.“ Die Finanzierung der Arbeiten erfolgte maßgeblich durch das Ministerium für Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur des Landes Rheinland-Pfalz.

Die Suche nach einer effizienten und dabei auch noch möglichst ökologischen Strom- und Wärmeversorgung beschäftigt vom Besitzer eines Einfamilienhauses über die Planerin für ganze Wohnsiedlungen bis hin zu Unternehmen nahezu alle. Dabei sind die Fragen im Detail genauso vielfältig wie potenzielle Antworten und Lösungen. Zunehmend tauchen in der Diskussion die Schlagworte Kraft-Wärme-Kopplung und Blockheizkraftwerk auf.

Bewährte Technologie

Ein Blockheizkraftwerk ist typischerweise eine vergleichsweise kompakte Versorgungseinheit, die gleichzeitig zur Wärme- und Stromversorgung genutzt wird, beginnend ab Kühlschrankgröße bis hin zu industriellen Anlagen. Vereinfacht gesagt besteht ein Blockheizkraftwerk aus einem Motor, Generator und Wärmetauscher.

Der genutzte Brennstoff, heute überwiegend Erdgas oder Holzpellets/Hackschnitzel, treibt den Motor an, die dadurch erzeugte Energie wird im Generator in elektrischen Strom verwandelt und die entstehende Abwärme durch den Wärmetauscher als Heizenergie nutzbar gemacht.

Alleine in Deutschland sind aktuell einige zehntausend dieser Anlagen in Betrieb, wobei sich die meisten davon in einem Leistungsbereich deutlich unter 50 kW bewegen. Nicht zuletzt die verbauten mechanischen Komponenten sind jedoch Ursache für eine spürbare Wartungsanfälligkeit.

Ein Schritt in die Zukunft

Durch den Einsatz einer Brennstoffzelle in Kombination mit einem Reformersystem wird eine hohe Systemdynamik erreicht, die sehr viele Start-Stopp Zyklen erlaubt.
Durch den Einsatz ausschließlich katalytischer Prozesse entfallen die bei Verbrennungsmotoren so sehr in den Fokus geratenen Schadstoffemissionen völlig. Somit kann die produzierte Energie an den Bedarf, der zum Beispiel abhängig von der Jahreszeit ist, angepasst werden.

Der Einsatz von Brennstoffzellen in Blockheizkraftwerken gehört heute zu den fortschrittlichsten Technologien in der Wärme- und Energieversorgung. Diese Entwicklung wird zurzeit aber hauptsächlich in Japan vorangetrieben und dementsprechend dominieren japanische Kernkomponenten auch die am deutschen Markt verfügbaren Lösungen.

In der aktuellen Ausbaustufe des Fraunhofer IMM Systems wird zukünftig im Regelbetrieb zunächst gewöhnliches Erdgas aus dem Leitungsnetz in Wasserstoff umgewandelt und dieser dann mit Hilfe der Brennstoffzelle verstromt. Die thermisch/elektrische Gesamtleistung des Systems beträgt 120 kW, wobei die elektrische Leistungsabgabe bis zu 50 kW erreichen kann. Ein Gesamtwirkungsgrad zwischen 90 und 100 % kann durch die nahezu quantitative Nutzung der von der Brennstoffzelle erzeugten Abwärme für die Bereitstellung thermischer Energie für Warmwasser und Heizung realisiert werden.

Denkt man einen Schritt weiter, so kann durch die Anbindung an z. B. eine Biogasanlage die CO2-Neutralität erreicht und damit ein wertvoller Beitrag zum Klimaschutz und in Hinblick auf die Defossilisierung und Dekarbonisierung der Energieversorgung geleistet werden. Das vom System erzeugte CO2 würde dann im Vorfeld im Prozess der Biomasseentstehung der Umwelt entzogen.

Denkt man sogar zwei Schritte weiter, dann könnte das freigesetzte CO2 wiederum im Sinne des viel diskutierten Carbon Capture and Utilization in nützliche Chemikalien rückverwandelt werden, sofern der dafür benötigte Wasserstoff „grün“ erzeugt wurde.

Heute noch ist Japan absoluter Vorreiter in dieser Technologie. Mit dem in diesem Leistungsbereich und der verwendeten Technologie aktuell weltweit einzigartigen Anlagenprototypen sind nun die ersten Schritte getan, um den Fußabdruck des Landes Rheinland-Pfalz auf diesem technologischen Pfad sichtbar zu machen.

Dr. Stefan Kiesewalter | Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM
Weitere Informationen:
http://www.imm.fraunhofer.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Jade Hochschule entwickelt alternative Steuerungselemente für die Automobil- und Luftfahrtbranche
27.03.2020 | Jade Hochschule - Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth

nachricht Sensoren aus dem 3D-Drucker könnten Atemtest für Diabetes ermöglichen
26.03.2020 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

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: Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

Physiker der Arbeitsgruppe von Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Würzburg gelungen, einen „Trichter für Licht“ zu entwickeln, der bisher nicht geahnte Möglichkeiten zur Entwicklung von hypersensiblen Sensoren und neuen Technologien in der Informations- und Kommunikationstechnologie eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science veröffentlicht.

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit befasst sich seit seinem Studium mit den quantenoptischen Eigenschaften von Licht und seiner Wechselwirkung mit...

Im Focus: Junior scientists at the University of Rostock invent a funnel for light

Together with their colleagues from the University of Würzburg, physicists from the group of Professor Alexander Szameit at the University of Rostock have devised a “funnel” for photons. Their discovery was recently published in the renowned journal Science and holds great promise for novel ultra-sensitive detectors as well as innovative applications in telecommunications and information processing.

The quantum-optical properties of light and its interaction with matter has fascinated the Rostock professor Alexander Szameit since College.

Im Focus: Künstliche Intelligenz findet das optimale Werkstoffrezept

Die möglichen Eigenschaften nanostrukturierter Schichten sind zahllos – wie aber ohne langes Experimentieren die optimale finden? Ein Team der Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat eine Abkürzung ausprobiert: Mit einem Machine-Learning-Algorithmus konnten die Forscher die strukturellen Eigenschaften einer solchen Schicht zuverlässig vorhersagen. Sie berichten in der neuen Fachzeitschrift „Communications Materials“ vom 26. März 2020.

Porös oder dicht, Säulen oder Fasern

Im Focus: Erdbeben auf Island über Telefonglasfaserkabel registriert

Am 12. März 2020, 10.26 Uhr, ereignete sich in Südwestisland, ca. 5 km nordöstlich von Grindavík, ein Erdbeben mit einer Magnitude von 4.7, während eines längeren Erdbebenschwarms. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ haben jetzt dort ein neues Verfahren zur Überwachung des Untergrunds mithilfe von Telefonglasfaserkabeln getestet.

Ein von GFZ-Forschenden aus den Sektionen „Oberflächennahe Geophysik“ und „Geoenergie“ durchgeführtes Online-Monitoring, das Glasfaserkabel des isländischen...

Im Focus: Quantenoptiker zwingen Lichtteilchen, sich wie Elektronen zu verhalten

Auf der Basis theoretischer Überlegungen von Physikern der Universität Greifswald ist es Mitarbeitern der AG Festkörperoptik um Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock gelungen, photonische topologische Isolatoren als Lichtwellenleiter zu realisieren, in denen sich Photonen wie Elektronen verhalten, und somit fermionische Eigenschaften zeigen. Ihre Entdeckung wurde jüngst im renommierten Fachblatt „Nature Materials“ veröffentlicht.

Dass es elektronische topologische Isolatoren gibt – Festkörper die im Innern den elektrischen Strom nicht leiten, dafür aber umso besser über die Oberfläche –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

UN World Water Day 22 March: Water and climate change - How cities and their inhabitants can counter the consequences

17.03.2020 | Veranstaltungen

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

Weltweit einzigartig: Neue Anlage zur Untersuchung von biogener Schwefelsäurekorrosion in Betrieb

27.03.2020 | Architektur Bauwesen

Schutzmasken aus dem 3D-Drucker

27.03.2020 | Materialwissenschaften

Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

27.03.2020 | Physik Astronomie

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