Wasserstoff wird zukünftig auch für die Strom- und W?rmeversorgung von Geb?uden und Quartieren eine wichtige Rolle einnehmen. Eine technische Herausforderung ist die Speicherung und der Transport von Wasserstoff. In diesem Forschungsvorhaben soll die Speicherung von Wasserstoff in Form von Ameisens?ure durch direkte Elektrolyse von Wasser mit Kohlenstoffdioxid untersucht werden. Im Fokus stehen dabei die Systemintegration in urbane Energiesysteme, der Betrieb mit intermittierenden erneuerbaren Energien, sowie die kontinuierliche Prozessüberwachung und Regelung

• Wie kann Ameisens?ure als Energietr?ger für die Strom- und W?rmeerzeugung genutzt werden?
• K?nnen CO₂-Elektrolyseure in bestehende Energiesysteme integriert und mit schwankenden Stromlasten betrieben werden?
• Wie kann die CO₂-Elektrolyse unter solchen Bedingungen überwacht und gesteuert werden?
• Wie kann ein sicheres An- und Abfahren der Anlage gew?hrleistet werden?

Zun?chst wird ein Prototyp eines CO2-zu-Ameisens?ure-Elektrolyseurs im Labor aufgebaut. Dazu soll mit m?glichst kosteneffizienter Sensorik eine kontinuierliche Prozessanalytik erfolgen. Weiterhin werden Komponenten- und Systemmodelle entwickelt und in die INSEL Simulationsumgebung integriert. Die Modelle sollen anschlie?end in Laborexperimenten validiert und für eine simulationsgestützte Entwicklung von Steuerungs- und Regelungsalgorithmen für den Elektrolyseur genutzt werden. Am Laborprotyp werden die Regelungsalgorithmen anschlie?end getestet und bewertet. Dabei steht der Betrieb mit schwankenden Lasten im Fokus der Bewertung. Die M?glichkeit den enthaltenen Wasserstoff in der erzeugten Ameisens?ure nutzbar zu machen und damit einen vollst?ndiges Energiespeichersystem zu erhalten wird untersucht und die Leistungsf?higkeit des Systems anhand von Fallstudien evaluiert.

• Lauff?higer Laborprototyp der bei schwankenden Lasten dauerhaft betrieben werden kann
• Modelle für die Komponenten wurden erstellt (INSEL)
• Verschiedene Szenarien für Versorgungskonzepte mit ameisens?urebasierter Wasserstoffspeicherung wurden berechnet.
• Ein Leitfaden für die Systemintegration, die Anlagendimensionierung und den Betrieb wurde erstellt

Ausblick:

• Einbindung des Teststands in die Lehre (Projekt- und Abschlussarbeiten)
• Weiterentwicklung des Projekts (Hochskalierung, Feldversuche)

Links:

Grundlagen der Modellierung des CO2-Elektrolyseurs:

http://dx.doi.org/10.18419/opus-12312
https://www.insel.eu/de/