Contact

Dr. Gonzalo Rodriguez Garcia
Researcher
Experimental Thermal Fluid Dynamics
g.rodriguezAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 3861

Prof. Dr. Uwe Hampel
Head
u.hampel@hzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2772
Fax: 12772, 2383

Analyse von Energiesystemen

Hintergrund

Eine nachhaltige Gesellschaft braucht einen der Energieproduktion angepassten Energieverbrauch. Als ein wichtiger Verbraucher muss sich auch die chemische Industrie anpassen, um größere Mengen an erneuerbarem Strom zu nutzen. Um das Potenzial zu beurteilen, untersuchen wir industrielle Prozesse aus technischer, ökonomischer und ökologischer Sicht unter Verwendung von Methoden zur Ermittlung der Ökobilanz(Life Cycle Assessment - LCA).



Das Projekt

Ammoniak steht auf dem zweiten Platz der weltweiten Chemikalienproduktion und ist die Basis aller Düngemittel auf Stickstoffbasis. Es wurde auch als alternativer Energieträger zu Wasserstoff vorgeschlagen. Ammoniak, das mit nachwachsenden Rohstoffen produziert wird, ist teurer als das herkömmliche, aber es besitzt Vorteile gegenüber Wasserstoff und anderen Energiespeichern wie z.B. Lithiumionen-Akkus. Neuartige Produktionswege beinhalten die Kombination von Haber-Bosch-Verfahren, Wasserelektrolyse und der Festkörper-Ammoniaksynthese.



Ein weiterer Zielprozess ist die Abwasserbehandlung. Für viele Gemeinden weltweit sind Wasseraufbereitungsanlagen die größten Energieverbraucher. Den größten Anteil der Energiekosten nimmt dabei die Belüftung ein, die erforderlich ist, um organische Verschmutzung und Nährstoffe zu entfernen.

Eine Reihe von Wasseraufbereitungsanlagen produziert dabei bereits selbst einen Anteil der benötigten Energie in Biogasanlagen. Auch könnte die Umgebung von Wasseraufbereitungsanlagen für die Installation von kleinen Solar-oder Windparks verwendet werden. Eine Kombination von Biogasanlagen und fluktuierender Energieproduktion in situ könnte sogar zu einer von der Anlage erzeugten Netto-Stromerzeugung führen. Überschüsse könnten an das Netz verkauft oder unter Verwendung herkömmlicher Technologien wie Batterien gespeichert werden.

Eine Alternative könnte die Verwendung von überschüssigem Strom für die Wasserelektrolyse sein. Sauberes Wasser aus der Anlage könnte weiter behandelt und einem Proton Exchange Membran (PEM) Elektrolyseur zugeführt werden. Dort wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Beide Elemente würden als Energiespeicher in Phasen geringerer Stromproduktion fungieren. Der Wasserstoff könnte außerdem als Kraftstoff zur Stromerzeugung verwendet werden, während der Sauerstoff direkt in die Abwasserbehandlung zurück fließt.



Kooperationen

  • Helmholtz Institute Ulm for Electrochemical Energy Storage (HIU)
  • PSL Research University, Chimie ParisTech (CNRS) France

Referenzen

  • Flamme, B., Rodriguez Garcia, G., Weil, M., Haddad, M., Phansavath, P., Ratovelomanana-Vidal, V., Chagnes, A.
    Guidelines to design organic electrolytes for lithium-ion batteries: environmental impact, physicochemical and electrochemical properties.
    Green Chemistry 19 (2017), 1828–1849
  • Gschwind, F., Euchner, H., Rodriguez-Garcia, G.
    Chloride Ion Battery Review: theoretical calculations, state of the art, safety, toxicity and an outlook towards future developments.
    European Journal of Inorganic Chemistry (2017)

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