Solare Thermochemische Wasserspaltung
Wasserstoff ist aufgrund seiner Speicherfähigkeit eine der vielversprechendsten Optionen, den Anteil der Erneuerbaren Energien insbesondere im Verkehrs- und Wärmesektor zu erhöhen. Er kann sowohl direkt und vorzugsweise in Autos mit effizienten Brennstoffzellen und einen Spezialtank zum Einsatz kommen als auch indirekt als Ausgangsprodukt für die Herstellung von synthetischen Brennstoffen wie Methan, Methanol oder Diesel verwendet werden und anschließend in konventionellen Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen benutzt werden. Auf diese Weise kann Wasserstoff das stark fluktuierende und gerade in Mitteleuropa stark wetterabhängige Angebot der Erneuerbaren Energien ausgleichen. Der thermochemische Prozess zur Wasserspaltung, der in HYDROSOL-PLANT zum Einsatz kommt, benötigt Hochtemperaturwärme im Bereich 800°C–1400°C. Es wird ein Prozess in Gang gesetzt bei dem ein Metall-Oxid zyklisch oxidiert und reduziert wird. Das Prozess-Schema ist in der Abbildung veranschaulicht.
Für HYDROSOL-PLANT wurden 3 Reaktoren entwickelt, die jeweils über eine thermische Kapazität von 250 kW verfügen. Als Metall-Oxide werden Nickel-Ferrit und Ceroxid eingesetzt. Während in den ersten HYDROSOL-Projekten mit Metall-Oxid beschichtete Wabenstrukturen aus konventionellen Anwendungen eingesetzt wurden, erhielten im aktuellen Projekt Schaummaterialien den Vorzug, die überwiegend ganz aus Ceroxid bzw. Nickelferrit bestehen. Davon verspricht man sich weniger Degradation und eine längere Lebensdauer. Eine weitere Innovation neben der Größenordnung der Anlage – eine 750 kW Anlage zur thermochemischen Wasserspaltung ist bisher weltweit noch nicht errichtet worden - stellt die verbesserte Wärmerückgewinnung dar, mit der man den Wirkungsgrad des Prozesses weiter erhöhen will. Die für den Prozess notwendige Wärme wird mit einem großen Spiegelfeld erzeugt, das die Solarstrahlung im Fokus auf der Experimentierebene eines Turms konzentriert, auf der die drei Reaktoren platziert sind. Da der größte Teil der Solarwärme für die REDOX-Phase des Prozesses verwendet wird, werden die Zyklen in den drei Reaktoren mit einem Zeitversatz gefahren. Auf diese Weise soll das Heliostatfeld möglichst gleichmäßig genutzt werden.
Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT, Spain) HyGear (Netherlands) Hellenic Petroleum (HELPE, Greece) Aerosol and Particle Technology Laboratory (APTL, Greece)
Ko-gefördert durch die Europäische Kommission, Horizon 2020, Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking