SI/502461

Zusammenfassung

Wasserstoff gilt als ein Haupt-Energieträger der Zukunft und als eine mögliche Lösung, die Klimaziele hinsichtlich Einsparung von CO2 zu erreichen. Diese Einsparungen erreicht man jedoch nur mit der Verwendung von grünem Wasserstoff, also aus nachhaltiger, CO2-neutraler Herstellung. Diese kann unter Anderem unter Nutzung von biologischen Organismen wie z.B. Algen erfolgen oder mit Hilfe von erneuerbaren Energien. Hierzu zählt lokaler Strom aus der Überschussproduktion an sonnigen und windigen Tagen oder auch ökologisch und ökonomisch sinnvolle Standorte für die grüne Wasserstoffproduktion. Hier werden unter anderem Gebiete wie Nordafrika, China oder der Nahe Osten genannt. Die Einsatzgebiete von Wasserstoff sind vielfältig. Zunächst sei die Nutzung von aus Überschussstrom produziertem Wasserstoff genannt. Dieser kann den Erdgasleitungen zugeführt werden und dann während Dunkelflauten in Gaskraftwerken wieder zu Strom gewandelt werden oder für die Heizung von Gebäuden. Die Verträglichkeit der Leitungen und Geräte schränkt jedoch den Anteil von Wasserstoff im Erdgasnetz laut einer Studie auf maximal ca. 10% ein. Besser ist es, den Wasserstoff in anderen Bereichen zu nutzen. Hier sei als nächstes beispielhaft die industrielle Stahlproduktion genannt, die für einen merklichen Anteil der CO2-Emission verantwortlich ist. Die Herausforderung zum Einsatz von grünem Wasserstoff ist hier die hohe geforderte Reinheit für die Nutzung in Direktreduktionsanlagen. Weiterhin kann Wasserstoff in mobilen Anwendungen als Kraftstoff dienen, einerseits zur Erzeugung von Strom in Brennstoffzellen, andererseits die direkte Verbrennung in Motoren oder Turbinen. Für Landfahrzeuge, Schiffe oder auch Flugzeuge stehen dabei die Speicherkapazität und der Bauraum im Vordergrund. Für den Transport des produzierten Wasserstoffs zu seinem Ort der Nutzung werden verschiedene Formen diskutiert. Hierbei sei zunächst die Umwandung des Wasserstoffs zu flüssigen organischen Wasserstoffträgern (LOHC) oder Ammoniak genannt. Einen Vorteil zeigt sich im Umgang mit diesen Stoffen, sie sind unter normalen Umgebungsbedingungen flüssig, was die Anforderungen an die Transport- und Speichersysteme senkt. Jedoch muss der Wasserstoff am Zielort wieder gewonnen werden, das benötigt Energie und führt zu einigen Verunreinigung des Wasserstoffs. Als Gas wird Wasserstoff in Reinform in Drucktanks gespeichert und unter anderem in Bündeln transportiert. Der Nachteil des benötigten Bauraums bzw. der Speicherkapazität wird nur teilweise durch den sehr hohen Druck von bis zu 800 bar kompensiert und stellt ein zusätzliches Sicherheitsrisiko im Fehlerfall dar. Die Nachteile der oben genannten Transport- und Speicherformen können durch die Verwendung von flüssigem Wasserstoff (LH2) kompensiert werden. Er liegt in reiner Form vor und der benötigte Bauraum wird durch die Verflüssigung deutlich reduziert. Den grössten Vorteil erzielt man, Wasserstoff in der gesamten Lieferkette in flüssiger Form genutzt wird. Der Transport über längere Strecken hat laut einiger Studien einen Kostenvorteil und die Speicherung hat den geringsten Platzbedarf. Innerhalb der gesamten Lieferkette werden Pumpen zur Förderung benötigt. Nach der Verflüssigung in den Prozessanlagen zum Befüllen der Speicher, für die anschliessende Förderung des LH2 in das Transportfahrzeug und zum Entladen desselben in Speichertanks vor Ort. Für die Betankung von Fahrzeugen an Tankstellen, in Häfen oder auch Flughäfen aus den Speichertanks. Weitere Anwendungsfälle sind denkbar. Im Rahmen dieses Projektes wird eine Pumpe entwickelt, passend für diverse Stationen der Lieferkette. Nach dem Abschluss des Projektes steht ein Prototyp zur Verfügung, der dann in den verschiedensten Anwendungen als Demonstrator oder Teil eines Versuchs Verwendung finden kann.