Anwendungen

Anwendungen

Am Beispiel von vier industriellen Anwendungen wird aktuell aufgezeigt, wie Wasserstoff eine emissionsfreie Energieversorgung ermöglichen kann. Mithilfe von Simulationen und Demonstratoren werden einzelne Prozesse untersucht, Aufwand und Vorgehen für den Umbau bestehender Anlagen ermittelt und interessierten Unternehmen Fördermöglichkeiten aufgezeigt. Folgende Anwendungen wurden dafür ausgewählt:

LiDAR-Messboje

Alternative Kraftstoffe

Mobilität und Logistik

Lebensmittelindustrie

Eine 2019 durchgeführte Studie für das Projektgebiet Fischereihafen und Lune Delta hat diesen Anwendungen ein besonders hohes Potenzial für die Umstellung auf grünen Wasserstoff bescheinigt. Im Projekt wird dieses Potenzial nun genauer untersucht, um Aussagen bzw. Einschätzungen zur wirtschaftlichen und technischen Umsetzung zu ermöglichen. Einhergehend mit der Erstellung eines Handlungsleitfadens für Unternehmen sollen sie den Weg zu einem späteren Einsatz im industriellen Maßstab vorbereiten.

In der Studie wurden die Wasserstoffpotentiale für die Infrastruktur und Koppelprodukte (Untersuchung der Hauptkomponenten Elektrolyseur, Infrastruktur + Koppelprodukte) für die Anwendungsfälle: Mobilität, Logistik, Industrie und Wärme zur Senkung der CO2 Emissionen durch Kopplung von elektrischer Energie aus Windenergieanlagen mit grünen Gasen untersucht.

LiDAR-Windmess-Boje

Im Projekt wird das Fraunhofer IWES eine LiDAR-Windmess-Boje zur Messung und Überwachung von Windgeschwindigkeiten in unterschiedliche Höhen rund um eine Offshore-Windenergieanlage umrüsten. Das Mess-Equipment und die kontinuierliche Datenaufzeichnung der Boje erfordern eine  ununterbrochene Stromversorgung während des mehrmonatigen Einsatzes auf hoher See.

Eine  Kleinwind- und eine Photovoltaikanlage auf der Boje produzieren nicht genügend Strom, um diese zu sicherzustellen – daher wurde ergänzend Dieselkraftstoff eingesetzt. Dieser soll durch eine Wasserstoff-betriebene Brennstoffzelle mit 300 W konstanter Leistung ersetzt werden. Mögliche Konstruktionen für die Integration eines ausreichend großen Wasserstofftanks und die Platzierung der Brennstoffzelle werden zunächst im Labor und anschließend beim Mess-Einsatz in der Nordsee erprobt.

Messboje in der Nordsee, im Hintergrund Messmast FINO I

> Messung von Umweltbedingungen (externer Link)

Alternative Kraftstoffe - E-Fuels

Die Power-to-Gas Technologie (PtG) beschreibt einen Prozess der Umwandlung von elektrischer Energie in chemisch gespeicherte Energie durch Wasserelektrolyse. Die Energie wird in Form von Wasserstoff gespeichert und in einem anschließenden CO2-Methanisierungsschritt kann synthetisches Erdgas (SNG) hergestellt werden. Der Vorteil von SNG liegt in der weit verbreiteten technischen Nutzbarkeit, die über eine Einspeisung in das bestehende Erdgasnetz leicht möglich ist. Das eingespeiste Gas kann entweder zum Heizen, als Treibstoff für gasbetriebene Autos, für die chemische Industrie sowie zur Rückverstromung z.B. durch Gasturbinen verwendet werden und ersetzt somit fossiles Erdgas. Diese Teilstudie befasst sich konkret mit dem Sabatier-Verfahren, bei dem Methan katalytisch aus CO2 und Wasserstoff synthetisiert wird, wobei als Nebenprodukt lediglich Wasser anfällt.

Innerhalb der Projektphase wird ein Reaktorkonzept zur Synthese von SNG entwickelt und im Labormaßstab errichtet. Die Erkenntnisse der Forschung werden genutzt, um den Roll-Out dieser Technologie und den Ersatz von fossilen Energien zu erleichtern.

Mobilität und Logistik

Für die schnelle und erfolgreiche Einführung von Wasserstoff ist der Mobilitäts- und Logistiksektor für Anwendung der kurzfristig erfolgreichste Nutzungspfad. Im Verkehrssektor ist das CO2 Reduktionspotential durch den Einsatz von Wasserstoff sehr hoch. In dieser Teilstudie ist es vorgesehen, den konkreten Einsatz von Wasserstoff im Fischereihafen, im künftigen Gewerbegebiet Lune Delta und im übrigen Stadtgebiet Bremerhaven zu initiieren, vorzubereiten und wissenschaftlich zu begleiten. Konkret werden die Einsatzmöglichkeiten von Wasserstofffahrzeugen in der privaten Wirtschaft identifiziert, mögliche Technologien und Fahrzeuge am Markt recherchiert, sowie bei der Suche und Einwerbung von Fördermitteln unterstützt. Die nutzenden Unternehmen werden darüber hinaus auch in der Anwendungsphase im Umrüstungsprozess, in der technischen Anwendung und in der Personalschulung begleitet. Die Einzelmaßnahmen werden darüber hinaus wissenschaftlich begleitet und ausgewertet.

Lebensmittelindustrie - Entwicklung eines Wasserstoffbackofens

Ein Schwerpunkt des ttz Bremerhaven liegt im Bereich der Lebensmittelverfahrenstechnologie. Um diesen zukünftigen Markt „erneuerbare Brennstoffe für die Lebensmittelindustrie“ frühzeitig bedienen zu können und die Marktpotentiale zu erschließen, wird ein Wasserstoffbackofen entwickelt. Im Rahmen der Lebensmittelproduktion im Fischereihafen gibt es eine Vielzahl von Erhitzungs- oder Kühlprozessen, die einen hohen Energiebedarf haben. Die Entwicklung eines Wasserstoffbackofens zeigt das konkrete Anwendungspotenzial eines klimaneutralen Brennstoffes für die Beheizung von Backöfen im Lebensmittelsektor. Zudem trägt die Entwicklung zur Versorgungssicherheit sowie der Substitution von fossilen Energieträgern wie Erdgas bei. Am Beispiel eines mit Wasserstoff betriebenen Backofens soll der Grundstein für eine Basistechnologie gelegt werden, auf der für weitere Prozesse aufgebaut werden kann.

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