FH Bielefeld
University of
Applied Sciences

Entwicklung einer Anlage zur Speicherung und Rückverstromung überschüssiger elektrischer Energie (CCHS)

Wasserstoff, Klimaschutz, Energiespeicherung, regenerative Energie, Turbine


Fachhochschule Bielefeld
Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik
Interaktion 1
33619 Bielefeld

 

Laufzeit
08.04.2020 - 31.12.2021

Projektförderung                
FH Bielefeld, interner Forschungsfonds für Neuberufene

Kurzbeschreibung

Durch den hohen CO2-Ausstoß seit Beginn der Industrialisierung im 19. Jahrhundert kommt es zu einer dramatischen Klimaerwärmung, die unser Leben auf der Erde bedroht. Vor allem bei der Erzeugung von elektrischer Energie aus fossilen Brennstoffen wie Gas und Kohle wird sehr viel CO2 erzeugt. Nahezu alle Länder auf der Erde unternehmen daher große Anstrengungen die Energieerzeugung auf regenerative Energien aus Sonne und Wind ohne jeglichen CO2-Ausstoß umzustellen. Die größte Herausforderung bei den regenerativen Energien ist die Verfügbarkeit der Energiequelle. Wind und Sonne sind stark vom Wetter abhängig und daher nicht im Einklang mit dem benötigten Strombedarf. In Zeiten, in denen aus Sonne und Wind mehr Energie erzeugt werden kann als gerade benötigt wird, werden Windkraftanlagen abgeschaltet. Somit bleibt ein großer Teil Energie ungenutzt. Auf der anderen Seite müssen momentan in Zeiten, in denen nicht ausreichend Wind- und Sonnenenergie zur Verfügung stehen, konventionelle Kraftwerke die Energielücke schließen. In Deutschland blieben beispielsweise  im Jahr 2018  5TWh an regenerativer Energie aufgrund fehlender Speichertechnolgie ungenutzt. Das entspricht etwa 20% des jährlichen Strombedarfes von Irland. Wegen dem Ausbau der regenerativen Energien wird dieser Anteil an ungenutzter Energie in den nächsten Jahren noch deutlich zunehmen.     

Um diesen verlorenen Anteil an erzeugter regenerativer Energie nutzbar zu machen, wurde von Prof. Hermeler in Kooperation mit Partner aus der Windbranche ein Kraftwerksprozess entwickelt, der die überschüssige regenerative Energie in Form von Wasserstoff speichert. Zu einem späteren Zeitpunkt kann der Wasserstoff in einer neuartigen Wasserdampfturbine wieder zur Stromerzeugung genutzt werden. In der Turbine reagiert Wasserstoff mit reinem Sauerstoff zu Wasserdampf ohne Schadstoffemissionen. Das Wasser wird im geschlossenen Kreislauf zwischen Speicherung und Turbine geführt. Dadurch ist auch der Wasserbedarf minimal. Neben der hohen Umweltverträglichkeit weist der Prozess auch einen sehr hohen Wirkungsgrad auf, der sonst nur von Brennstoffzellen erreicht wird. Das Verfahren wurde bereits zum Patent angemeldet.

Im Rahmen eines hochschulinternen Forschungsprojektes soll jetzt das Konzept weiter untersucht werden. Im Fokus steht dabei eine Machbarkeitsstudie für die Konstruktion der neuartigen Turbine mit dem Wasserdampfgenerator und Turbinenschaufeln mit offener Wasserdampfkühlung.