Könnte Ihr Bauernhof sicher mit Wasserstoff betrieben werden?

26. Mai 2023 4 Minuten Lesezeit

Wasserstoff ist derzeit das Schlagwort in Energiekreisen.

Sie können es durch Elektrolyse von Wasser herstellen, und wenn der verwendete Strom aus erneuerbaren Quellen stammt, ist es praktisch emissionsfrei. Wenn Sie Wasserstoff in einer Brennstoffzelle verwenden, um Strom zu erzeugen oder ein Fahrzeug zu betanken, kommt aus dem Auspuffrohr nichts außer Wasserdampf.

Warum nutzen wir es also nicht bereits? Nun, es gibt einige technische Herausforderungen zu meistern, etwa Lagerung und Transport.

Wie Erdgas muss Wasserstoff entweder in Hochdrucktanks gespeichert oder verflüssigt und in Kryotanks gelagert werden. Und wie Erdgas kann Wasserstoff explodieren. Während Wasserstoff in einem industriellen Umfeld von ausgebildeten Fachkräften sicher verwaltet wird, bestehen möglicherweise Bedenken hinsichtlich der Verwendung großer Mengen Wasserstoff in städtischen Umgebungen.

Forscher auf der ganzen Welt suchen nach Möglichkeiten, Wasserstoff möglichst sicher zu speichern und zu transportieren. Eine Möglichkeit besteht darin, den Wasserstoff an eine Trägerflüssigkeit zu binden – etwas, das unter normalen Betriebsbedingungen stabil ist. Diese Flüssigkeit kann mit Standard-Kraftstofftanks und LKWs gelagert und transportiert werden, ähnlich unserer bestehenden Benzin- oder Diesel-Infrastruktur.

Unsere Forscher bauen einen Wasserstoffgenerator, der Wasserstoff aus einem flüssigen Träger gewinnen kann, um die Herausforderung bei Lagerung und Transport zu bewältigen.

Flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC) sind organische Verbindungen, die durch chemische Reaktionen Wasserstoff aufnehmen und abgeben können. LOHC kann Chemikalien wie Methanol, Toluol oder Benzyltoluol enthalten.

Der Einsatz von LOHC zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff wird seit mehr als 30 Jahren untersucht. Aber die Forschung hat in den letzten Jahren zugenommen, da sich die Welt dem Wasserstoff zuwandte, um zur Lösung der Netto-Null-Herausforderung beizutragen.

Der Einsatz eines LOHC als Teil der Wasserstoffversorgungskette umfasst mehrere Schritte:

Dieser Hydrierungs-/Dehydrierungszyklus erzeugt keine Treibhausgasemissionen.

Die Technologie für den Hydrierungsschritt (Schritt zwei oben) ist bereits etabliert. Doch bis vor Kurzem gab es keine kommerziellen Dehydrierungsverfahren für diese Wasserstoffträger, insbesondere für kleine bis mittlere dezentrale Anwendungen. Unser Wasserstoffgenerator löst dieses Problem und schließt den LOHC-Nutzungszyklus effektiv ab.

Es ermöglicht die Stromerzeugung dort, wo Sie sie benötigen, wie ein Dieselgenerator. Aber ohne die Kohlendioxid- und Partikelemissionen (Mischung aus festen Partikeln und flüssigen Tröpfchen in der Luft)!

Der Wasserstoffgenerator, den wir bauen möchten, wird unsere patentierte Technologie nutzen: Catalytic Static Mixer (CSM). Unser CSM ist ein 3D-gedrucktes Gerüst mit einer Katalysatorbeschichtung, das genau in Standardrohre passt. Die Struktur ist darauf ausgelegt, die Wechselwirkung zwischen den Reagenzien zu optimieren, sodass die katalytische Reaktion am effektivsten ist.

Das CSM ermöglicht eine bessere Prozesskontrolle als ein herkömmliches Festbett. Wenn der Katalysator erschöpft ist, ist es relativ einfach, das CSM durch ein neues auszutauschen und dann das alte zu regenerieren. Diese Technologie ist außerdem hoch skalierbar – Sie erhöhen einfach die Anzahl der CSMs im Parallelfluss.

Die CSM-Technologie ist von zentraler Bedeutung für den Wasserstoffgenerator. Der LOHC fließt durch und um den CSM herum und verbindet sich mit dem Katalysator. Der Katalysator entfernt den Wasserstoff aus dem LOHC und bildet Blasen aus Wasserstoffgas.

Das Projekt besteht aus zwei Teilen. Zuerst werden wir einen Wasserstoffgenerator im Pilotmaßstab bauen. Anschließend werden wir das Gelernte nutzen, um einen Wasserstoffgenerator im Demonstrationsmaßstab zu bauen.

Die Pilotanlage wird 5 kg Wasserstoff pro Tag produzieren. Wir gehen davon aus, dass es etwa 1 x 2 m groß sein wird, sodass es auf einer Bank sitzen kann.

Die Demonstratoreinheit wird 20 kg Wasserstoff pro Tag produzieren – eine gute Größe für eine Wasserstofftankstelle. Die Größe wird voraussichtlich der Größe eines Standard-12-m-Transportcontainers entsprechen.

Australiens Nationale Wasserstoffstrategie schätzt, dass 1 kg Wasserstoff verwendet werden kann, um 100 km in einem Hyundai Nexo zurückzulegen oder eine elektrische 1400-Watt-Split-Cycle-Klimaanlage 14,5 Stunden lang anzutreiben.

Ein Wasserstoffgenerator dieser Größe ist ideal für die netzunabhängige Stromversorgung ausgelegt und ersetzt so manche Dieselgeneratoren. Es kann auf Bauernhöfen, Minenstandorten, Explorationsstandorten, bei Volksfesten und überall dort eingesetzt werden, wo eine netzunabhängige Stromversorgung erforderlich ist. Es könnte auch für Wasserstofftankstellen für wasserstoffbetriebene Autos nützlich sein.

Durch den Ersatz von Dieselgeneratoren verringert ein Wasserstoffgenerator die Treibhausgasemissionen und ist möglicherweise sogar leiser!

Netto-Null-Emissionen zu erreichen, ist ein gewaltiges Problem, und es gibt keine allgemeingültige Antwort. Diese Technologie könnte eine Lösung für netzunabhängige Stromversorgungsanforderungen bieten. Dazu gehören Wasserstofftankstellen, mittelgroße Baustellen und Dieselgeneratoren in einigen Sektoren, die schwer zu reduzieren sind, darunter landwirtschaftliche Betriebe und Bergbaustandorte. Auf diese Weise wird es dazu beitragen, dass Wasserstoff in die Hände alltäglicher Australier gelangt.