Innovationen für dezentrale Energie

Die dezentrale Erzeugung über Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungssysteme (Mikro-KWK) ist eine umweltfreundliche Alternative zur Erzeugung von elektrischem Strom und Nutzwärme zum Heizen oder Kühlen. Im Vergleich zur zentralen Stromerzeugung können diese Systeme einen hohen Anteil an Primärenergie einsparen. Doch die Komplexität des Systems, durch welches hohe Kosten entstehen, und die geringe Zuverlässigkeit sind eine weiteres Hindernis für die breite Nutzung.

Mit einer EU-Finanzierung des Projekts "Advanced multi-fuel reformer for fuel cell CHP systems" (REFORCELL) haben Wissenschaftler bereits ein Mikro-KWK auf Basis von Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen mit effizienteren und kostengünstigeren Komponenten entwickelt. Durch die Kombination von autothermer Reformierung mit Wasserstoffreinigung in einem Gerät macht REFORCELL einen großen Schritt hin zur Intensivierung des Wasserstofferzeugungsverfahrens.

Forscher haben sich auf die Entwicklung eines hocheffizienten katalytischen Membranreaktors konzentriert, der mit niedrigen Temperaturen während der Reaktion arbeitet und unter realen Betriebsbedingungen strapazierfähig ist. Durch eine optimale Auslegung zur Umgehung der Stoff- und Wärmeübergangswiderstände sollte der neuartige Reaktor effizienter sein. Darüber hinaus hat man sich auch auf die Gestaltung und Optimierung der Anlagenperipheriekomponenten konzentriert.

Die Forscher definierten die industriellen Spezifikationen, um das Mikro-KWK-System einzuführen. Eine detaillierte physikochemische Charakterisierung von Katalysatoren auf Basis von Nickel oder Edelmetallen sowie entsprechende Messungen erlaubten die Entwicklung und die Skalierung eines Katalysators, der die Projektspezifikationen erfüllt.

Darüber hinaus entwickelten die Forscher Membranmaterialien auf Basis von Palladium für die zwei katalytischen Membranreaktoren im Labormaßstab. Der grundsätzliche Aufbau des autothermen Membranreaktors im Pilotmaßstab wurde entwickelt.

Der Europäische Strategieplan für Energietechnologie (SET-Plan) hat Brennstoffzellen und Wasserstoff als die Technologien identifiziert, die erforderlich sind, damit Europa seine Ziele für 2020 erreichen kann. Dazu gehört eine 20%-ige Senkung des Primärenergieverbrauchs. Durch die Entwicklung einer neuartigen Mikro-KWK-Anlage, die voraussichtlich mehr als 40% der Primärenergie sparen wird, leistet REFORCELL einen wesentlichen Beitrag zu diesen Bemühungen.