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Größte solarchemische Pilotanlage zur Produktion von Wasserstoff in Betrieb

Münster - Wasserstoff hat das Potenzial, den Anteil der erneuerbaren Energien im Verkehrs- und Wärmesektor zu erhöhen. Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben in Spanien die bislang größte Versuchsanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Sonnenenergie in Betrieb genommen.

Gemeinsam mit internationalen Projektpartnern haben Wissenschaftler und Industrieunternehmen gemeinsam das Verfahren der direkten Wasserstoffherstellung durch Sonnenstrahlung weiterentwickelt. Im Projekt Hydrosol_Plan ist jetzt im spanischen Almeria eine weiterentwickelte Pilotanlage mit einer Leistung von 750 Kilowatt in Betrieb genommen worden.

Wasserstoff – wichtiger Energieträger für den Strom- und Verkehrssektor
Der Energieträger Wasserstoff ist vielseitig einsetzbar und kann zum Beispiel in Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb direkt als Treibstoff getankt werden. Zudem ist er eine Komponente bei der Herstellung von synthetischen Treibstoffen wie Methan, Methanol, Benzin oder Kerosin. Mit erneuerbaren Energien erzeugter Wasserstoff kann somit den Kohlendioxid-Ausstoß im Verkehrs- und Wärmesektor erheblich senken. Prof. Karsten Lemmer, DLR-Vorstand für Energie und Verkehr betont: „Gerade im Verkehrssektor können Wasserstoffantriebe erheblich zum Klimaschutz beitragen. Das Forschungsprojekt Hydrosol_Plan ist ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zu einer effizienten Herstellung von Wasserstoff mit Hilfe von Sonnenenergie.“

Effiziente Wasserspaltung mit Sonnenlicht
Die Wasserstoffherstellung in Spanien erfolgt direkt mit der Wärmeenergie der Sonne durch eine thermochemische Redox-Reaktion. Dabei wird das Licht der Sonne durch eine Vielzahl von Spiegeln auf einen Brennpunkt konzentriert in dem sehr hohe Temperaturen entstehen. Im ersten Teil des Verfahrens heizt die Sonne Redox-Materialien wie zum Beispiel Nickel-Ferrit oder Ceroxid im Innern eines Reaktors auf 1400 Grad Celsius. Bei diesen Temperaturen wird das Material chemisch reduziert, das heißt Sauerstoffmoleküle werden freigesetzt und aus dem Reaktor hinaus transportiert.

Im zweiten Schritt, der bei 800 bis 1000 Grad Celsius abläuft, erfolgt die eigentliche Wasserspaltung. Dabei lassen die Forscher Wasserdampf durch den Reaktor strömen, das reduzierte Material nimmt den Sauerstoff des Wassers auf - es wird chemisch oxidiert. Der Sauerstoff verbleibt im Reaktor, während der Energieträger Wasserstoff herausströmt. Ist das Material komplett oxidiert, wird es durch den ersten Prozessschritt wieder regeneriert und der Zyklus beginnt von neuem.

Pilotanlagen mit höherem Wirkungsgrad und längerer Haltbarkeit
Aufbauend auf früheren Forschungsprojekten haben die Forscher sowohl den Aufbau des Reaktionsreaktors als auch die Materialien entscheidend weiterentwickelt. Durch eine zweite Bündelung der Solarstrahlung mit einem innenverspiegelten Trichter wird nun weniger Wärme abgestrahlt, wodurch sich der Wirkungsgrad des Prozesses erhöht. Neu entwickelte Keramikschäume versprechen eine höhere Wasserstoffausbeute sowie eine längere Haltbarkeit. Die Wissenschaftler erwarten, dass sie im Testbetrieb pro Woche zirka drei Kilogramm Wasserstoff herstellen können. Mit der Marktreife und der kommerziellen Anwendung des Verfahrens rechnen Forscher jedoch erst in einigen Jahren. Zunächst gehen die Wissenschaftler von einer Anwendung als Insellösung aus, also dort, wo kein Stromnetz zur Verfügung steht.

Über das Projekt Hydrosol_Plan
Koordiniert vom griechischen Forschungsinstitut Aerosol and Particle Technology Laboratory (CERTH-CPERI-APTL) arbeiten in dem internationalen Projekt das DLR, das spanische Forschungsinstitut Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), das niederländische Unternehmen HyGear und das griechische Energieversorgungsunternehmen Hellenic Petroleum zusammen. Das DLR-Institut für Solarforschung ist dabei maßgeblich für die Entwicklung des Solarreaktors, das Anlagen-Lay-out und die Mess- und Regeltechnik verantwortlich. Das Projekt wurde von der europäischen Technologieinitiative für Brennstoffzellen und Wasserstoff Initiative (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking, FCH 2 JU) gefördert.

© IWR, 2017


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