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Energie aus Holz TU Wien und Bioenergy 2020 produzieren Wasserstoff aus Holz

Redakteur: Tobias Hüser

Die TU Wien und Bioenergy 2020+ haben am Biomassekraftwerk in Oberwart ein dreistufiges Verfahren entwickelt, dass aus Holz hochreinen Wasserstoff erzeugt. Nebenbei produziert die Anlage auch Wärme und Strom, um einen möglichst hohen Gesamt-Wirkungsgrad zu erreichen.

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Versuchsanlage: Kohlenmonoxid wird in molekularen Wasserstoff umgewandelt.
Versuchsanlage: Kohlenmonoxid wird in molekularen Wasserstoff umgewandelt.
(Bild: TU Wien)

Wien – Wasserstoff wird hauptsächlich aus fossilen Energieträgern wie Erdgas hergestellt. In Oberwart ist es Forschern jetzt gelungen, Wasserstoff aus Biomasse zu gewinnen. „Wichtig war für uns von Anfang an ein Polygeneration-Konzept. Das bedeutet, dass man nicht nur ein einzelnes Endprodukt wie etwa Wasserstoff erzeugt, sondern den Gesamt-Wirkungsgrad maximiert, indem man die Biomasse gleich mehrfach nutzt“, erklärt Reinhard Rauch von der TU Wien und Bioenergy 2020+. Neben Wasserstoff kann das Kraftwerk auch Fernwärme bereitstellen, elektrischen Strom ins Netz speisen und Methan in das Erdgasnetz einleiten.

Im Gegensatz zur gewöhnlichen Verbrennung, bei der CO2 entsteht, wird das Holz ohne Flamme vergast. Dabei wird hauptsächlich Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Methan und Wasserdampf produziert. Die große Herausforderung ist, den Wasserstoff effizient „herauszufiltern“ – Brennstoffzellen können nämlich nur mit hochreinem Wasserstoff betrieben werden.

Drei Reinigungsstufen

Eine beinahe perfekte Wasserstoff-Reinigung gelang nun durch ein dreistufiges Verfahren: Zunächst wird das Gasgemisch aus der Holzvergasung gewaschen. „Wir lassen es durch Biodiesel hindurchströmen“, sagt Rauch. „Biodiesel ist ein exzellentes Lösungsmittel, in dem Teer-Rückstände herausgefiltert werden.“ In einer zweiten Reinigungsstufe kommt eine Membran zum Einsatz. Sie lässt Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid passieren, Methan und Kohlenmonoxid hingegen werden abgeschieden. Der abgeschiedene Anteil wird in einem Gasmotor zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet.

Am Ende leitet man das Gas noch einmal durch einen Filter: Aktiv-Kohle, die unter Druck steht, adsorbiert praktisch alle verbleibenden Inhaltsstoffe außer Wasserstoff. Wenn sich im Adsorber eine größere Menge von Kohlenwasserstoffverbindungen angereichert hat, wird Unterdruck angelegt und die Aktiv-Kohle gespült – danach kann sie weiterverwendet werden.

Wirtschaftlich interessante Alternative

„Wir erreichen letztlich eine Wasserstoffreinheit von 99,95 Volumenprozent“, so Rauch. Die einzigen nennenswerten Verunreinigungen sind Edelgase oder Spuren von Stickstoff und Sauerstoff – für die hohen Ansprüche von Brennstoffzellen ist das allerdings kein Problem. In der Versuchsanlage konnten bereits sehr hohe Wasserstoffausbeuten erzielt werden. „Trotzdem wird noch weitergeforscht – wir glauben, dass es noch immer ein hohes Optimierungspotential für unser Verfahren gibt“, ist Rauch zuversichtlich.

Der nötige Einsatz von Energie und Betriebsmitteln soll reduziert werden, damit das Verfahren wirtschaftlich möglichst erfolgreich wird. Neben der TU Wien und Bioenergy 2020+ sind als Industriepartner die Energie Burgenland (Betreiber der Holzvergasungsanlage) und Air Liquide (Unterstützung beim Prozess, der Membran- und Brennstoffzelleneinheit) am Projekt beteiligt. Die Industriepartner werden nun an der Vermarktung der Ergebnisse arbeiten, um in Zukunft eine dezentrale Produktion von erneuerbarem Wasserstoff zu ermöglichen.

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