Demonstratoranlage

Wichtiges Einzelvorhaben im Bavarian Hydrogen Center ist die Entwicklung, der Bau und der Betrieb einer neuartigen Energiespeicheranlage. Dieser beruht auf der maßgeblich an der Universität Erlangen entwickelten Technologie der “Flüssigen Wasserstoffträgermaterialien” (LOHC).

Dabei wird aus überschüssiger regenerativer Energie (beispielsweise aus einer Photovoltaik-Anlage) mittels Elektrolyse Wasserstoff erzeugt und dieser in einer Flüssigkeit chemisch gespeichert (Hydrierung). Diese kann bei Umgebungsbedingungen in einem herkömmlichen Heizöltank gelagert werden. Bei Bedarf wird der Wasserstoff wieder freigesetzt (Dehydrierung) und in einer Brennstoffzelle rückverstromt. Das Konzept ermöglicht die sichere und effiziente Speicherung von Erneuerbarer Energie auch über längere Zeiträume.

Schema-Energiespeicherung über chemische Wasserstoff-Speicherung (Graphik K. Müller)

Schema-Energiespeicherung über chemische Wasserstoff-Speicherung (Graphik Dr.-Ing. K. Müller)

Im Rahmen des Vorhabens wird eine Speicheranlage aufgebaut. Zielgröße ist die Speicherung von regernativer Energie eines Einfamilienhauses (Photovoltaik-Anlage) und die ganzjährige elektrische Versorgung. Als Begleitprodukt zu der gespeicherten Elektrizität wird nutzbare Wärme erzeugt. Diese soll für den Heizungsbetrieb eines Einfamilienhauses untersucht werden.

Illustration eines LOHC-Speichers für ein Einfamilienhaus (Graphik K. Stark)

Illustration eines LOHC-Speichers für ein Einfamilienhaus (Graphik K. Stark)

Die LOHC-Anlage, bestehend aus einem Beladungs- und einem Entladungssystem, befindet sich derzeit in der Inbetriebnahme. Der automatisierte Zusammenschluss des Demonstrators findet anschließend in einem 20ft-Container statt.

Foto der am Containerbau beteiligten Mitarbeiter (Foto Dr.-Ing. D. Freitag)

Forschungsgebiete der Demonstrator-Mitarbeiter von links nach rechts:

Michael Müller (Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik):
Am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik (CRT) wurde der Prototyp der Beladeeinheit des BHC-Hausdemonstrators entwickelt. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme liegt nun der Forschungsschwerpunkt auf der kinetischen Beschreibung der Anlage sowie der Charakterisierung der Langzeitstabilität des Systems. Durch die stete Weiterentwicklung gewonnene Erkenntnisse fließen direkt in den Hydrierstrang des Demonstrators ein.

Vito Millela (Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik):
Mit Hilfe der Demonstratoranlage soll untersucht werden, welche steuerungs- und regelungstechnischen Maßnahmen zur Stabilisierung der Prozesse im Prozessumfeld notwendig sind. Dies dient zur Untersuchung und Optimierung der Schnittstellen der Demonstratoranlage mit den angebundenen Erzeugern sowie Verbrauchern.

Patrick Inhetveen (Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik)

Dr.-Ing. Nicolas Alt (Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik):
Gruppenleiter „Hochdruck-, Pumpen- und Verfahrenstechnik“

Richard Brehmer (Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik):
Inbetriebnahme und reaktionstechnische Charakterisierung eines LOHC-Dehydrierreaktors der Leistungsklasse 10 kW thermisch für den Betrieb des Hausdemonstrators. Herausforderungen liegen in der starken Endothermie der Reaktion, was ein effizientes Wärmemanagement erfordert. Lösungen sind eine gute Isolierung zur Vermeidung von Wärmeverlusten und Nutzung von Abwärme für zum Beispiel die Eduktvorwärmung.

Dr.-Ing. Karsten Müller (Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik):
Gruppenleiter „Energie“

Andre Fikrt (Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik):
Simulation von LOHC-Systemen zur Ermittlung von Speicherwirkungsgraden, Untersuchung des Wärmeverbunds und Analyse von Komponentenschnittstellen. Auslegung und Bau von Wärmeübertragern und Trennsystemen basierend auf simulativer Optimierung der Speichereffizienz. Test der ermittelten einzelnen Systemkomponenten und experimentelle Validierung der Simulationsergebnisse im Zusammenschluss des Speichers.

Nicht im Foto:
Dr. Andreas Bösmann (Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik):
Gruppenleiter „Wasserstoff und Energie“