Framtidens vätgasfabrik. Kredit:Fraunhofer IFF
Vätgas är oumbärligt för att framgångsrikt övergå till förnybara energikällor och uppfylla klimatmålen. Det är den väsentliga byggstenen för sektorkoppling. Även om det ger ett miljövänligt alternativ för att möta industrins efterfrågan på el, värme och transport, denna mångsidiga energikälla är bara miljövänlig när den kommer från förnybara energikällor. Fraunhofer Institute for Factory Operation and Automation IFF har en efterfrågestyrd, distribuerad, modulär lösning som producerar och distribuerar grönt väte.
Det enda sättet att begränsa den globala uppvärmningen är att minska utsläppen av växthusgaser på global nivå. Power-to-X-teknik anses vara ett lovande medel för detta ändamål:elektricitet från förnybara energikällor omvandlas till väte för att driva bränslecellsfordon, till exempel. Forskare vid Fraunhofer IFF i Magdeburg tar detta ett steg längre. De etablerar en design för distribuerad och modulär produktion och distribution av grönt väte för industrin, affärer och transporter genom hela värdekedjan med sin framtida vätgasfabrik. "Elektricitet från sol och vind används för att dela vatten till väte och syre i en process som kallas elektrolys. Vätgas lagras och kan omvandlas av bränsleceller i fordon tillbaka till el som driver dem. Vi har framför allt fordonsflottor med skåpbilar och gaffeltruckar som arbetar i industri- och företagsparker här, " säger Dr Torsten Birth, en forskare vid Fraunhofer IFF. "Vi vill dessutom leverera el, gas och värme till industrin. Vätgas som produceras under elektrolys kan injiceras i gasnätet, används som bränsle, omvandlas till metan eller metanol, och görs tillgänglig som industriellt råmaterial."
Koppla väteproduktion till en biogasanläggning
Forskarna utvecklar modulärt expanderbara delkomponenter som kan kopplas samman och integreras i affärs- och industriparker, vilket kommer att göra det möjligt för dem att implementera sin vätgasfabriksdesign. Elektrokemiska eller biokemiska processer används för att producera väte, beroende på förhållandena på platsen. "Det är inte möjligt att bygga vind- och solcellsanläggningar överallt. Vi väljer platsspecifika lösningar och använder biogasanläggningar för produktion där det är möjligt. Planerna på en pilotanläggning nära Gommern i Sachsen-Anhalt ligger på ritbordet. Resultatet är alltid grönt väte, " förklarar ingenjören Birth.
Fraunhofer IFF arbetar tillsammans med MicroPro GmbH och Streicher Anlagenbau GmbH &Co. KG i HyPerFerMent I-projektet för att producera förnybart väte från biomassa. De använder en speciell mikrobiell jäsningsprocess som liknar biogasproduktion för att producera väte direkt från organiskt avfall. Metaboliterna av vissa bakterier producerar en gasblandning som innehåller CO 2 och femtio procent H 2 , som lätt kan renas genom att sedan separera CO 2 . "Fermentativ produktion av grönt väte kommer att spela en viktig roll i distribuerad produktion av denna energibärare i framtiden, säger Birth.
En mobil vätgastankstation för industri- och handelsparker
Fraunhofer-forskare har för avsikt att producera väte i biogasanläggningar, för. Kredit:Fraunhofer IFF
Forskare vid Fraunhofer IFF har slagit sig ihop med Anleg GmbH för att bygga en av de ovan nämnda underkomponenterna, Mobile Modular H 2 Port (MMH 2 P), en bärbar vätgastankstation för korta resor på upp till 200 kilometer. Expanderbara trycksystem med kompressorer på en släpvagn kan fyllas på och kan även ta ut vätgas. Det tyska förbundsministeriet för utbildning och forskning (BMBF) finansierar projektet.
Desinficering med ozon
Eftersom systemiskt integrerad väteproduktion är viktig för forskarna, de kommer inte bara att använda det väte som produceras under elektrolysen utan också syret – för svetsprocesser eller för ozonering i avloppsreningsverk, till exempel. Besvärliga mikroföroreningar som läkemedel, bekämpningsmedel och kosmetika kan avlägsnas från avloppsvattnet när ozon införs. Ett annat användningsscenario föreställer sig att använda syret i jordbruket för att avsvavla biogasanläggningar.
Forskargruppen skaffade expertis för implementeringen av sin vätgasfabrik i projekten Energieregion Stassfurt 2020 och Energieregion Ostharz. En regional energiplan implementerades i dessa projekt för att byta energiförsörjning inom olika sektorer (kraft, gas, värme, och transport) från fossila bränslen till regionalt producerade förnybara energikällor och kopplingssystem för förnybar sektor utvecklades.
