A jövő töltőállomása megújuló áramot, hidrogént vagy metánt fog szállítani - Innovációs jelentés
Üzemanyagcellás autó hidrogénnel történő feltöltése. Fotó: ZSW
A jövőben egyre több autónak lesz villanymotorja, vagy más alternatív hajtást használ. A Baden-Württembergi Napenergia és Hidrogén Kutatóközpont (ZSW) tudósai most fejlesztik ki a megfelelő töltőállomást. A kutatás 2018. február közepén kezdődött.
A jövő üzemanyag-szivattyújának a lehető leghatékonyabban, olcsóbban és szükség szerint kell biztosítania a járművezetők számára az áramot, a hidrogént és a megújuló forrásokból származó földgázpótló metánt. A Szövetségi Gazdasági Minisztérium által 1,3 millió euróval finanszírozott projekt öt évig tart, és része a „QUARREE 100” projektnek, amelyben egy kerület teljes megújuló energiaellátását tesztelik.
A mobilitás az elkövetkező néhány évben jelentősen megváltozik. A szél- és napenergiából származó villamos energia az elektromos autók számára és a megújuló hidrogén az üzemanyagcellás járművek számára hamarosan egyre fontosabb szerepet játszik. A zöld villamos energiából származó zöld gázból származó metán szintén éghajlatbarát üzemanyag.
A megfelelő benzinkút azonban még mindig hiányzik. Eddig jelentősen kibővítették az elektromos és hidrogén töltőállomásokat, beleértve azokat is, amelyek mindkét energiaformát kínálják. Villany, hidrogén és metán ellátására szolgáló töltőállomás még nem létezik. A ZSW projekttel ennek most meg kell változnia.
A megújuló energia fokozatos használata
A stuttgarti tudósok ötlete: Többenergiás szivattyú. Például a szélturbinákból származó megújuló energiát az elektromos hálózaton keresztül közvetlenül az elektromos autók akkumulátorába kell tölteni. Ha a kereslet nagyobb, mint a kínálat, beindul egy csatlakoztatott nagy álló akkumulátor, amelyet korábban feltöltöttek, amikor túlzott volt az áramellátás.
"Ha az akkumulátor megtelt, és a töltő elektromos autók már nem tudják felhasználni az áramot, akkor a zöld áramot szükség esetén egy második lépésben hidrogénné alakítják" - magyarázza dr. Ulrich Zuberbühler a ZSW-től. Üzemanyagcellás járművek használják ezt az üzemanyagot. Ha a szükséges mennyiségnél több hidrogén keletkezik, azt egy tárolóban tárolják.
Harmadik lépésben a jövő töltőállomása metánt generál. Ennek akkor kell megtörténnie, amikor a hidrogén-tartály megtelt, és az üzemanyagcellás autók nem fogyasztják a gázt. Szén-dioxidot adunk a hidrogénhez, hogy metánné alakuljon. Mindkét gáz katalizátoron metánnal reagál. A metán a földgáz fő eleme, és a földgázkocsik problémamentesen használhatják az üzemanyagot. Ha több áll rendelkezésre, mint amennyit tölt, a metánt tárolótartályban tárolják. Ha ez megtelt, a metán a földgázhálózatba kerül.
"Projektünkkel az elektromos hálózat és a mobilitás összekapcsolása nem korlátozódik az elektromos autókra" - magyarázza Zuberbühler. "A többi alternatív hajtás is profitál belőle."
A ZSW tudósai a megújuló energia fokozatos felhasználásáról beszélnek. A legkisebb energiaveszteséggel járó felhasználás elsőbbséget élvez. Az 1. szint csak akkor marad meg, ha a lehetőségei kimerültek és így tovább. A megújuló villamos energiát a leghatékonyabban az elektromos motorokban használják.
Itt nincsenek energiaátalakítási veszteségek, csak legfeljebb 10 százalékos az akkumulátor tárolási vesztesége. Csak a követelmény teljesülése esetén lehet figyelembe venni a következő szakaszokat: először hidrogénné való átalakulást, majd metanálást. A villamos energia és a hidrogén közötti hatékonyság körülbelül 75, a metáné hatékonysága körülbelül 60 százalék. A vegyi anyag hosszú távú tárolása veszteség nélkül tárolható. Az átalakítás során keletkező hulladékhő felhasználásával ez néhány százalékponttal növeli a hatékonyságot.
Fejlessze tovább az alkatrészeket
A projektben a ZSW célja a két fő komponens hatékonyságának, élettartamának és gazdaságosságának javítása. Ezek egy lúgos nyomású elektrolizátorok és egy metanálásra alkalmas lemezreaktor. 100 kilowattos skálán tovább fejlesztik őket. Az elektrolízis és a metánszintézis elválasztása érdekében egy köztes hidrogén-tárolót terveznek, amelyet az intézet fogalmilag fejlesztett ki és értékelt a biztonság szempontjából.
A kutatóknak három év áll rendelkezésükre a műszaki fejlesztésre, beleértve a biztonsági koncepciót és az összes jóváhagyási részlet tisztázását. Az egészet ezután 2020-tól egy helyszínen működő bemutató cégnél kell tesztelni.
A ZSW projekt a QUARREE100 projekt része. A 24 millió euróval finanszírozott világítótorony projektben intézetek, vállalatok és a közigazgatás hajtják végre a Dithmarschen kerület Heide városában található városnegyed energiaellátásának fenntartható átalakítását. A töltőállomás az energia-átalakítás és -tárolás energiaközpontjaként működik a negyedben.
Szektorcsatolás kibővítése
A zöld villamos energia részaránya a német villamosenergia-hálózatban immár harmad körül mozog, és a tendencia növekszik. 2030-ra 65 százalékosnak kell lennie. Az elektromos hálózaton kívüli használat, például elektromos autókban és alternatív üzemanyagként klímabarátabbá tenné a mobilitási szektort. Eddig kevés előrelépés történt itt. Az alternatív üzemanyagoknak, a hidrogénnek és a metánnak az a nagy előnye is van, hogy sokáig vegyszer tároló közegként tárolhatók veszteségek nélkül, és betáplálhatók a német földgázhálózatba, ahol rendelkezésre állnak az épületek CO2-semleges fűtésellátására szolgáló ágazati csatlakozók számára.
A finanszírozás a 6. energetikai kutatási program, a Napenergia építése/Energiatakarékos város finanszírozási kezdeményezés, a Szövetségi Kutatási Minisztérium és a Szövetségi Gazdasági Minisztérium közös kezdeményezése keretében valósul meg.
A Napenergia és Hidrogén Kutatóközpont Baden-Württemberg (ZSW) az egyik vezető intézet az alkalmazott kutatás számára a fotovoltaikus elemek, a regeneratív üzemanyagok, az akkumulátor-technológia és az üzemanyagcellák, valamint az energetikai rendszerek elemzése terén. Jelenleg mintegy 235 tudós, mérnök és technikus dolgozik a ZSW három helyszínén, Stuttgartban, Ulmban és a Widderstallban. 90 akadémikus és hallgatói asszisztens is van.
A ZSW tagja a Baden-Württembergi Innovációs Szövetségnek (innBW), amely 13 nem egyetemi, üzleti vonatkozású kutatóintézet szövetsége.
Kapcsolattartó a sajtó munkájához