Wasserstoffwirtschaft und Forschung in Brennstoffzellentechnologie

Obwohl fossile Brennstoffe immer noch die Energiemärkte der Welt dominieren, beginnen sich die Dinge langsam zu ändern, da die Nachfrage nach kohlenstoffarmen Energiequellen steigt. Die Wasserstoffwirtschaft spielt eine große Rolle in der künftigen kohlenstoffarmen Wirtschaft, und Brennstoffzellentechnologie ist ein wesentlicher Teil der Wasserstoffwirtschaft. Brennstoffzellen sind eine effiziente und saubere Möglichkeit zur bedarfsgerechten Energieerzeugung. Sie können zur Stromversorgung von beispielsweise Fahrzeugen und Haushalten bis hin zu großen Installationen eingesetzt werden. Bei der Optimierung der Effizienz und Lebensdauer einer Brennstoffzelle ist eine genaue Feuchtemessung entscheidend. Vaisala erfüllt seit Jahren die anspruchsvollen Anforderungen an Feuchtemessungen in Forschungsprojekten für Brennstoffzellen.

Die Wasserstoffproduktion ist eine wachsende Industrie. Obwohl die steigende Nachfrage nach Wasserstoff in Brennstoffzellen diesen Markt fördert, ist die Erdölindustrie weiterhin das Haupteinsatzgebiet. Noch heute wird Wasserstoff hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen erzeugt. Der Prozess der Erdgasdampfreformierung (NGSR, Natural Gas Steam Reforming) ist derzeit das wirtschaftlichste Verfahren zur Wasserstoffproduktion. Da es aber eine Methode auf der Basis fossiler Brennstoffe ist, ist es langfristig gesehen keine nachhaltige Lösung.

Eine der größten Herausforderungen für den modernen Energiemarkt ist die Speicherung elektrischer Energie. Stromerzeugung ist ein nachfragegesteuerter Prozess. Die gesamte erzeugte Energie muss zur gleichen Zeit verbraucht werden. Der Verbrauch variiert ständig und hängt dabei von mehreren Faktoren ab, wie Wetter und Tageslicht. Dieselben Faktoren wirken sich auch auf erneuerbare Energiequellen aus, wie zum Beispiel Wind- und Sonnenenergie, wodurch die Möglichkeiten eingeschränkt werden, diese Quellen optimal zu nutzen.

Derzeit kann Energie in Batterien gespeichert oder in Potenzialenergie umgewandelt werden, indem Wasser in Wasserkraftreserven gepumpt wird. Mit dem BALANCE-Projekt findet Forschung der nächsten Generation statt, die besonders aus Sicht der Wasserstoffwirtschaft interessant ist. Das Projekt wird von der Europäischen Union finanziert und vom Technischen Forschungszentrum Finnland VTT koordiniert. Die Hauptstärke von VTT ist seine multitechnologische Erfahrung, die vor allem für Projekte wie BALANCE von Vorteil ist.

Ziel des BALANCE-Projektes ist es, Lösungen für folgende Problemstellungen zu finden:

• Reduzierung der Treibhausgasemissionen, die durch unser Energiesystem verursacht werden
• Integration des schnell wachsenden Anteils von Wind- und Solarstromquellen in das Stromnetz trotz Nichtübereinstimmung zwischen witterungsbedingter Stromerzeugung und Stromverbrauchsmustern
• Erzeugung synthetischer Brennstoffe aus erneuerbaren Energiequellen für unsere Transportanforderungen

Reversible Hochtemperatur-Brennstoffzellen (siehe rSOC, reversible Solid Oxide Cell, in der Grafik) können überschüssige erneuerbare Energie zur Erzeugung von Wasserstoff nutzen. Sie sind auch in der Lage, diesen Wasserstoff wieder in Strom umzuwandeln. Die reversiblen Hochtemperatur-Brennstoffzellen können also elektrische Energie in Form eines chemischen Brennstoffs speichern, der wiederum in Fahrzeugen, Haushalten oder der Industrie eingesetzt werden kann. Diese Technologie ist noch nicht ausgereift, aber die Ziele für dieses Projekt sind ehrgeizig. Wir sind stolz darauf, dass VTT seit Jahren in seinen Forschungsprojekten auf Messgeräte von Vaisala setzt, und das BALANCE-Projekt ist dabei keine Ausnahme.

Mikko Kotisaari von VTT wählte die Vaisala HUMICAP® Feuchte- und Temperatursonde HMP7 für den Einsatz im neuen rSOC-Prototyp, weil sich die Sonde einfach in ein kompaktes rSOC-System integrieren lässt. Die geringe Größe der Sonde und Modbus RTU-Kommunikation kombiniert mit hervorragender Messleistung zählten zu den Hauptfaktoren bei dieser Entscheidung.

Laden Sie die zugehörige VTT-Fallstudie und den Anwendungshinweis Maximierung der Effizienz und Lebensdauer von Brennstoffzellen durch optimale Befeuchtung (PDF) herunter, um weitere Informationen zu erhalten. Oder kontaktieren Sie uns, um mehr über die Feuchtemessoptionen von Vaisala für die Brennstoffzellenindustrie zu erfahren.