Energy Storage 2019 - Fraunhofer IGB

Düsseldorf / 12. März 2019 - 14. März 2019

Energy Storage | Messe

Halle 8B, Stand H33

Auf der internationalen Leitmesse für Energiespeicher sind wir mit unseren Forschungsthemen sorptive Wärmespeicherung und chemische Energiespeicherung vertreten.

Dr. Lénárd-István Csepei hält am 12. März 2019 (16:00 Uhr) im Rahmen ESE-Forum einen Kurz-Vortrag zum Thema How to turn small scale energy- and CO₂ conversion plants more profitable.

Chemische Energiespeicherung

Hochdurchsatz-Screening — © Fraunhofer IGB
In diesem Mehrzwecksystem mit vier parallelen Reaktorrohren können die Forscher Katalysatoren unter verschiedenen Reaktionsbedingungen im Hochdurchsatz testen.

Katalysator- und Prozessentwicklung, CO₂- und Energieumwandlung

Aufgrund der geografisch verteilten Verfügbarkeit von regenerativer Energie und CO₂ ist die Entwicklung dezentraler Prozesse in kleinerem Maßstab von besonderem Interesse. Der Betrieb solcher Kleinchemieanlagen wird jedoch häufig durch wirtschaftliche Randbedingungen limitiert. Der Straubinger Institutsteil »Bio-, Elektro- und Chemokatalyse BioCat« des Fraunhofer IGB entwickelt Katalysatoren und katalytische Verfahren zur Umwandlung von elektrischer Energie und CO₂ in flüssige Energieträger. Dabei nutzt und kombiniert BioCat das ganze Spektrum der Katalyse – heterogene-, homogene-, Bio- und Elektrokatalyse.

Ein Beispiel ist die Kombination von CO₂-basierter Methanolsynthese mit anschließender Methanolfermentation zu Isopren, Milchsäure, Polyhydroxybuttersäure und längerkettigen Kohlenwasserstoffe. Hierzu ist ein Prototypsystem entwickelt worden und das Verfahren wurde patentiert. (DE102016203889, WO2017153396). Dieses kombinierte chemisch-biotechnologische Verfahren ermöglicht die weitere Umwandlung von Methanol in Produkte mit deutlich höheren Marktpreisen. Daher hat der Prozess das Potenzial, die CO₂-Valorisierung auch im kleineren Maßstab in ein profitables Geschäft zu verwandeln.

Im Rahmen des EU-Projektes CELBICON erarbeitet BioCat ein Verfahren zur elektrochemischen Erzeugung von flüssigen C1-Intermediaten mit anschließenden C1-Fermentation zu Terpenen. Im Rahmen eines BMBF-Projektes (eleMeMe) wird die Entkopplung von Energieerzeugung und -verbrauch über das System Methanol/CO₂ gezeigt. Weiterhin ist BioCat im EU-Projekt CO2EXIDE auch an der Verfahrensentwicklung zur Erzeugung von CO₂-basierten Chemikalien (Ethylen, Ethylenoxid) beteiligt.

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© Fraunhofer IGB
Elektrochemische Zelle zur CO₂-Reduktion.

Elektrolysezelle für die elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxid

Die entwickelte Elektrolysezelle basiert auf der Technologie der Gasdiffusionselektrode. Fließt ein elektrischer Strom, wird an der Anode Wasser oxidiert, wobei Protonen entstehen und der pH-Wert sinkt. An der Kathode, einer Gasdiffusionselektrode, wie sie beispielsweise auch in Brennstoffzellen verwendet wird, wird zugleich der in der Luft enthaltene Sauerstoff reduziert. Hierbei werden die Protonen verbraucht und Wasserstoffperoxid entsteht. Die Elektrolysezelle wird als kontinuierliche Durchflusszelle betrieben. Modular aufgebaute Systeme, in die diese
Zellen integriert sind, können flexibel auf den individuellen Wasserstoffperoxid-Bedarf des Kunden angepasst werden. Durch eine sofortige Verfügbarkeit ohne vorlaufenden Anfahrprozess und ebenso einer einfachen Abschaltung eignet sich diese Technik für einen Betrieb mit regenerativ generiertem, aber fluktuierend verfügbarem Strom.

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Sorptive Wärmespeichersysteme

Rund 50 Prozent des Primärenergieverbrauchs in Europa wird in Form von Wärme geliefert. Bei der Stromerzeugung in Großkraftwerken und bei vielen Industrieprozessen fallen große Mengen Abwärme an – die Nutzung dieser Abwärme bietet ein großes Einsparpotenzial. Dazu sind aufgrund geänderter Anforderungen an Speicherkapazitäten, Effizienz und Flexibilität neue Systemansätze gefordert.

Einen neuen Systemansatz, um Abwärme zur Heizung und Klimatisierung nutzbar zu machen, verfolgt das Fraunhofer IGB mit der Entwicklung von kompakten, sorptiven Wärmespeichersystemen. Hierbei wird die gespeicherte Energie durch eine physisorptive Bindung, an beispielsweise Zeolithe, mit möglichst hohem Energieumsatz genutzt und so bei Bedarf wieder als Wärme freigesetzt. Nicht zuletzt können die Adsorptionswärmespeicher als Wärmetransformator betrieben werden, um das Temperaturniveau der gespeicherten Wärme zu erhöhen und somit Niedertemperaturabwärme zu nutzen, die nicht anderweitig verwendet werden kann.

Auf der Energy Storage wird ein Modell zu dem am Fraunhofer IGB entwickelten Verfahren zur Wärmespeicherung mittels Adsorption gezeigt.

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Messen und Veranstaltungen

Düsseldorf / 12. März 2019 - 14. März 2019

Energy Storage | Messe

Chemische Energiespeicherung

Katalysator- und Prozessentwicklung, CO₂- und Energieumwandlung

Elektrolysezelle für die elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxid

Sorptive Wärmespeichersysteme

Contact Press / Media

Dr. Lénárd-István Csepei

Contact Press / Media

Dr.-Ing. Carsten Pietzka

Contact Press / Media

Dr.-Ing. Antoine Dalibard

Düsseldorf / 12. März 2019 - 14. März 2019

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Chemische Energiespeicherung

Katalysator- und Prozessentwicklung, CO2- und Energieumwandlung

Elektrolysezelle für die elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxid

Sorptive Wärmespeichersysteme

Katalysator- und Prozessentwicklung, CO₂- und Energieumwandlung