Bakterien, Brennstoffzellen, Batteriespeicher: Sowohl in Start-ups als auch in Industrieunternehmen rücken neue Ideen und Technologieansätze für die Erzeugung und Verwendung klimaverträglicher Energieträger in den Mittelpunkt. Vier Beispiele.
Bakterien, Brennstoffzellen, Batteriespeicher: Sowohl in Start-ups als auch in Industrieunternehmen rücken neue Ideen und Technologieansätze für die Erzeugung und Verwendung klimaverträglicher Energieträger in den Mittelpunkt. Vier Beispiele.
In den 47 unterirdischen Erdgasspeichern in Deutschland können bis zu 24,6 Milliarden Kubikmeter Erdgas lagern. Doch was passiert mit den Kavernen nach dem Ende des fossilen Zeitalters? Das Start-up Microbify, eine Ausgründung aus der Universität Regensburg, hat eine Idee: Es will die Speicher als Bioreaktoren nutzen, um darin Biogas zu erzeugen. Dafür nutzen sie methanogene Archaeen, methan-produzierende Mikroorganismen. Sie treten natürlicherweise in Erdgasspeichern auf und ernähren sich von Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid.
Nach der Stilllegung eines Erdgasspeichers werden H2 und CO2 in die Kavernen geleitet, das dadurch nicht in die Atmosphäre gelangt. Beim Stoffwechsel der Mikroorganismen entsteht Biomethan, das zur klimaneutralen Energieversorgung dient. Sollte ein Speicher nicht mit Mikroben besiedelt sein, hat Microbify auch dafür eine Lösung: Das Start-up kann auf eine Bakterienbank mit mehr als 260 Methanproduzenten zugreifen.
Mit der Zink-Zwischenschritt-Elektrolyse (ZZE) kombiniert das Berliner Start-up STOFF2 Energiespeicher und Wasserstoffherstellung. Dabei wird erneuerbarer Strom über vier Stunden in einer Zinkbatterie geladen und gespeichert. Beim 12- bis 24-stündigen Entladen entsteht grüner Wasserstoff.
Mit der ZEE können Gasverteilnetze zu 100 Prozent Wasserstoff transportieren oder einen bestimmten H2-Beimischanteil konstant halten. Gleichzeitig werden die Stromverteilnetze vor Ort entlastet. STOFF2 kooperiert mit der Uni Landshut und der TU Berlin. Die Bundesministerien für Bildung und Forschung sowie Wirtschaft haben die Entwicklung der Technologie gefördert.
Das Start-up HEE Technologies stellt stationäre Brennstoffzellensysteme her, die auf Basis von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) für die Versorgung von einzelnen Gebäuden, Quartieren oder ganzen Stadtteilen mit Strom und Wärme ausgelegt sind. HEE steht für Hydrogen Energy Era. Das Unternehmen wurde 2018 mit dem Ziel gegründet, mit KWK-Anlagen zu einer sich selbst tragenden Wasserstoffwirtschaft beizutragen. In den Brennstoffzellen reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser. Dabei entstehen Strom und Wärme. Wird für den Prozess grüner Wasserstoff eingesetzt, ist die Energieerzeugung klimaneutral. Laut Co-Gründer und Geschäftsführer Stephan Duch können die von HEE Technologies konstruierten Anlagen die Stromlast in Sekundenschnelle dem aktuellen Bedarf im Netz anpassen und sind im Betrieb auf maximale Wärmerückgewinnung ausgerichtet.
Das Brennstoffzellensystem von HEE erreicht eine elektrische Leistung von 100 kW. Den elektrischen Wirkungsgrad gibt HEE mit bis zu 54 Prozent an. Dank Kraft-Wärme-Kopplung liegt der Gesamtwirkungsgrad rein rechnerisch sogar bei bis zu 101 Prozent (LHV). Für die Produktion von Strom und Wärme verbrauchen die Brennstoffzellen etwa sieben Kilogramm Wasserstoff pro Betriebsstunde – eine Menge, mit der ein Auto mit Brennstoffzellenantrieb etwa 700 Kilometer fahren könnte.
Um frisch aufgetragenen Autolack effizient durchtrocknen zu können, sind in der Produktion Prozesstemperaturen von mehr als 100 Grad erforderlich. Üblicherweise kommen dafür Brenner zum Einsatz, die mit Erdgas betrieben werden. Der Hersteller BMW hat damit begonnen, den Trocknungsprozess auf Wasserstoff umzustellen. Das Unternehmen hat dafür spezielle Brenner entwickelt, die im Leipziger Werk bereits verwendet werden – parallel zum bestehenden System. Der Vorteil: Beide Energieträger können sich gegenseitig substituieren. Mittelfristig ist geplant, den Prozess ausschließlich mit grünem Wasserstoff durchzuführen. Die Alternative, die Trocknung auf Strom umzustellen, hätte einen kompletten Umbau der Trocknungsanlage zur Folge gehabt.
