{"id":264971,"date":"2021-02-08T11:00:00","date_gmt":"2021-02-08T10:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=264971"},"modified":"2021-02-08T11:00:00","modified_gmt":"2021-02-08T10:00:00","slug":"festoxid-brennstoffzellen-konnten-gewachshauser-nachhaltiger-machen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/festoxid-brennstoffzellen-konnten-gewachshauser-nachhaltiger-machen\/","title":{"rendered":"Festoxid-Brennstoffzellen k\u00f6nnten Gew\u00e4chsh\u00e4user nachhaltiger machen"},"content":{"rendered":"\n

\u201eWenn wir bis 2050 ein klimaneutrales Europa erreichen wollen, m\u00fcssen wir das ganze Energiesystem umstellen. Weil das nicht so schnell geht, gehen wir schrittweise vor. Zuerst setzen wir effizientere Technologien mit deutlich weniger Treibhausgasmissionen ein und dann steigen wir auf umweltfreundliche Brennstoffe um, wie zum Beispiel Wasserstoff,\u201c sagt Vanja Suboti\u0107<\/a> die Leiterin der Brennstoffzellenforschung am Institut f\u00fcr W\u00e4rmetechnik<\/em> <\/a>an der TU Graz<\/em>.  <\/p>\n\n\n\n

Eine effiziente und saubere Technologie sieht die 32-J\u00e4hrige in Brennstoffzellen, die keine Stickoxide (NOx), keine Schwefeloxide (SOx) und kaum CO2 aussenden. Bis sie aber genauso gut entwickelt sind wie Verbrennungskraftmaschinen, sei noch viel Forschungsarbeit notwendig. In Japan laufen Programme zur Kommerzialisierung schon seit zehn Jahren. Dort wurden mehr als 400.000 Brennstoffzellenanlagen zur Bereitstellung von Elektrizit\u00e4t, W\u00e4rme und Warmwasser in Haushalten installiert, sowie mehrere Brennstoffzellenkraftwerke mit einer Leistung von mehr als 200 Kilowatt, so Suboti\u0107. Sie forschte 2019 vier Monate in Japan: am gr\u00f6\u00dften Forschungszentrum f\u00fcr Wasserstoffenergie \u2013 dem International<\/em> Research Center for Hydrogen Energy<\/em> in Fukuoka und an der Kyushu University<\/em><\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Das Forschungsproblem, mit dem sie sich besch\u00e4ftigt, sind die rapiden Alterungsprozesse von Festoxid-Brennstoffzellen (Hochtemperaturbrennstoffzellen).<\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> Festoxid-Brennstoffzelle liefert erstmals 100.000 Stunden Strom<\/a><\/p>\n\n\n\n

Aktuell forscht sie mit ihrem Kollegen Michael H\u00f6ber<\/a> und dem Leiter des Institut f\u00fcr W\u00e4rmetechnik<\/em>, Professor Christoph Hochenauer<\/a> im internationalen Projekt AGRO-SOFC<\/a>. <\/em>Die Abk\u00fcrzung SOFC<\/em> steht f\u00fcr  die englische Bezeichnung f\u00fcr Festoxid-Brennstoffzellen: solid oxide fuel cell<\/em>. Gemeinsam mit den \u00f6sterreichischen Projektpartnern 4ward Energy Research GmbH<\/a><\/em>, Reiterer & Scherling GmbH<\/a><\/em> und Enexsa GmbH<\/em><\/a> sowie dem spanischen Industriepartner Inkoa<\/a><\/em> wollen sie die Technologie f\u00fcr den Einsatz in der Agrarindustrie vorantreiben. Der Industriepartner betreibt ein Gew\u00e4chshaus in Bilbao und m\u00f6chte die Energie f\u00fcr seine Tomatenproduktion effizienter und umweltfreundlicher gewinnen. Die Forscherin im Interview mit Innovation Origins<\/em>:<\/p>\n\n\n\n

Wie wird die Energie f\u00fcr das Gew\u00e4chshaus derzeit gewonnen \u2013 und was ist das Problem daran?<\/h3>\n\n\n\n

Derzeit werden Heiz\u00f6lkessel genutzt, um W\u00e4rme zu produzieren. Eine simultane Elektrizit\u00e4tsproduktion ist nicht m\u00f6glich. Daher ist zus\u00e4tzlich eine externe Stromversorgung notwendig. Problematisch ist auch, dass der Betrieb von Heiz\u00f6lkesseln sehr hohe CO2- und Schadstoffemissionen verursacht.<\/p>\n\n\n\n

Sie setzen im Projekt AGRO-SOFC Festoxid-Brennstoffzellen ein. Wo liegen die Vorteile?<\/h3>\n\n\n\n

Bei Festoxid-Brennstoffzellen haben wir es mit chemischer Energie zu tun, die in der Brennstoffzelle direkt in elektrische Energie umgesetzt wird. Dadurch gibt es keine Zwischenschritte, die zu einem Energieverlust f\u00fchren k\u00f6nnten und man kann recht hohe Wirkungsgrade erreichen. (Anmerkung: Der Wirkungsgrad sagt, wie viel Brennstoff in der Produktion von elektrischer Energie wirklich effizient umgesetzt wird.) <\/p>\n\n\n\n

Ein weiterer Vorteil von Festoxid-Brennstoffzellen ist, dass man ganz unterschiedliche Brennstoffe verwenden kann, um elektrische Energie zu gewinnen: Wasserstoff, Erdgas, Ammoniak und sogar kohlenstoffhaltige Brenngase. Man kann auch wechseln und den Brennstoff verwenden, den man gerade zur Verf\u00fcgung hat \u2013 und das alles mit der gleichen Technologie.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"Festoxid-Brennstoffzelle\"
Festoxid-Brennstoffzelle (c) TU-Graz – Lunghammer<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Foto:<\/strong> Die keramische Brennstoffzelle hat auf der einen Seite eine Brennstoffelektrode und auf der anderen Seite eine Luftelektrode. Im Bild zu sehen ist die Luftelektrode, die Luft in Form von Sauerstoffionen zur Dieselbrennstoffelektrode sendet. Dadurch wird der Brennstoff direkt oxidiert, das hei\u00dft in elektrische Energie umgesetzt.<\/em><\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Was qualifiziert Festoxid-Brennstoffzellen f\u00fcr den Einsatz im Gew\u00e4chshausprojekt?<\/h3>\n\n\n\n

Derzeit wird der Brennstoff Diesel verwendet und wir m\u00f6chten die Treibhausgasemissionen reduzieren, ohne den Brennstoff zu wechseln. Da sind Festoxid-Brennstoffzellen die einzige Option. Au\u00dferdem k\u00f6nnen wir damit den Brennstoff Diesel deutlich besser ausnutzen und mehr Effizienz f\u00fcr die Herstellung von elektrischer Energie und W\u00e4rmeenergie erreichen.<\/p>\n\n\n\n

Die SOFC-Technologie, die sie entwickeln ist mit CO2<\/sub>-R\u00fcckf\u00fchrung gekoppelt?<\/h3>\n\n\n\n

Ja, es ist m\u00f6glich, unser Brennstoffzellensystem mit CO2-R\u00fcckf\u00fchrung zu koppeln. Wir werden das in dem Projekt auch theoretisch planen, aber noch nicht umsetzen. Bei der Energiegewinnung mit der Hochtemperaturbrennstoffzelle entsteht auf  jeden Fall ein wenig CO2 und das k\u00f6nnten wir weiter f\u00fcr die Pflanzen im Gew\u00e4chshaus verwenden. Pflanzen brauchen CO2 um zu wachsen. Was wir schon wissen, ist, wie viel CO2 sie brauchen und wie viel CO2 im System entsteht.<\/p>\n\n\n\n

Zun\u00e4chst konzentrieren wir uns aber auf die Frage, wie unser Brennstoffzellensystem realisiert werden kann, damit es problemlos l\u00e4uft. Dazu entwickeln wir alle notwendigen Komponenten hier am Institut. Zum Beispiel k\u00f6nnen wir in der Festoxid-Brennstoffzelle nur gasf\u00f6rmige Brennstoffe verwenden, Diesel ist aber fl\u00fcssig. Um Diesel vom fl\u00fcssigen in den gasf\u00f6rmigen Zustand umzuwandeln, haben wir einen Reformer entwickelt. Wir haben also den Reformer und das Brennstoffzellensystem als Hauptkomponenten und m\u00fcssen das System so anlegen, dass keine zus\u00e4tzlichen Energieverluste entstehen.<\/p>\n\n\n\n

\"Festoxid-Brennstoffzelle\"
Stack (c) TU-Graz – Baust\u00e4dter<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Foto:<\/strong> Eine Zelle kann zwar ziemlich viel Strom liefern, aber die Spannung ist gering. Um h\u00f6here Spannung zu erreichen, arbeitet man mit zehn Zellen in einem Stack.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Sie wollen in dem Projekt die Lebensdauer von Festoxid-Brennstoffzellen verl\u00e4ngern. Wie hoch ist die Lebensdauer aktuell?<\/h3>\n\n\n\n

Das h\u00e4ngt davon ab, wie man die Betriebsparameter definiert, ob das System kontinuierlich mit denselben Einstellungen arbeitet oder die Einstellungen \u00f6fters gewechselt werden. Zum Beispiel macht es einen Unterschied, ob man st\u00e4ndig den gleichen Brennstoff verwendet, oder immer wieder wechselt. Aber zun\u00e4chst m\u00f6chten wir schon mehr als 40.000 Betriebsstunden (Anmerkung: circa 4 \u00bd Jahre) erreichen.<\/p>\n\n\n\n

Wie entsteht der Alterungsprozess?<\/h3>\n\n\n\n

Als Degradation oder Alterung bezeichnen wir die rasch abnehmende Zell-Leistung der Festoxid-Brennstoffzelle. Sie kann durch verschiedene Mechanismen hervorgerufen werden. Betroffen sind aber jedenfalls die Materialien. Wenn Festoxid-Brennstoffzellen mit kohlenstoffhaltigen Gasen betrieben werden, kann es zum Beispiel unter bestimmten Bedingungen dazu kommen, dass sich der Kohlenstoff aus dem Gas l\u00f6st und sich an der Zellenoberfl\u00e4che ablagert. Weitere problematische Faktoren sind Temperatur- und Lastwechsel. Beides kann mechanische Spannungen verursachen, die zu irreversiblen Rissen und Abl\u00f6sungen der Oberfl\u00e4chen und somit zur mechanischen Zerst\u00f6rung der Zelle f\u00fchren k\u00f6nnen. Aber auch bei einer zu hohen Brennstoffausnutzung kann es zu Degradation von Materialien kommen.<\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> Brennstoffzellen f\u00fcr Wasserstoff-Fahrzeuge leben dank neuartigem Elektrokatalysator l\u00e4nger<\/a><\/p>\n\n\n\n

Wir planen diese Betriebsparameter schon bevor wir zu den Versuchen im Laborma\u00dfstab \u00fcbergehen. Im Labor setzen wir dann bestimmte \u00dcberwachungsmethoden ein. Sobald wir sehen, dass etwas nicht optimal l\u00e4uft, k\u00f6nnen wir sofort reagieren und mit verschiedenen, von uns entwickelten Methoden geeignete Gegenma\u00dfnahmen treffen.<\/p>\n\n\n\n

Man kann nat\u00fcrlich auch neue Materialien entwickeln. Aber das ginge in Richtung Materialforschung. Das machen wir nicht. Wir versuchen, aus dem Vorhandenen das Beste zu machen.  <\/p>\n\n\n\n

Welche Methoden haben Sie entwickelt, um den Zustand des Systems zu erkennen?<\/h3>\n\n\n\n

Aufgrund der vielen Untersuchungen, die wir schon gemacht haben, wissen wir, wie sich das System verh\u00e4lt, wenn es zu bestimmten Sch\u00e4digungsmechanismen kommt. Zus\u00e4tzlich geben uns unsere Diagnosesysteme laufend Informationen \u00fcber das System. Diese basieren im Wesentlichen auf der Strom- und Spannungsmessung. So k\u00f6nnen wir Systemfehler fr\u00fch erkennen \u2013 vor allem in den Brennstoffzellen. Au\u00dferdem k\u00f6nnen wir diese Informationen nutzen, um die Betriebsstrategie zu adaptieren.<\/p>\n\n\n\n

Das ist vergleichbar mit der medizinischen Diagnostik, wo die Detektion des aktuellen Gesundheitszustandes (Ist-Zustand der Zelle), sowie die Ursache der auftretenden Symptomatik (Bestimmung der Sch\u00e4digungsmechanismen) die Grundlage f\u00fcr die sp\u00e4tere Behandlung des Patienten (Regenerationsstrategie) darstellen.<\/p>\n\n\n\n

Was w\u00fcrde ein erfolgreicher Abschluss des Forschungsprojektes f\u00fcr den Stand der Technik in station\u00e4ren Festoxid-Brennstoffzellen bedeuten?<\/h3>\n\n\n\n

Wir werden mit unserer Demonstrationsanlage zeigen, dass die SOFC-Technologie in einer realen Umgebung \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum wirklich gut funktioniert, ohne dass es zu unerwarteten Problemen oder Sch\u00e4digungen kommt. Wenn es kleine Probleme gibt, dann k\u00f6nnen wir diese fr\u00fchzeitig erkennen und l\u00f6sen. Zwar wird unser System zun\u00e4chst in Spanien eingesetzt, aber es soll dann auch unabh\u00e4ngig vom lokalen Klima gut funktionieren. Auch kann die Anlage f\u00fcr unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden. Denn die Produkte, die wir brauchen, sind immer dieselben: Strom, W\u00e4rme und Warmwasser \u2013 egal ob das ein Industriebetrieb ist oder Haushalte in einer Wohnsiedlung.<\/p>\n\n\n\n

Danke f\u00fcr das Gespr\u00e4ch.<\/h3>\n\n\n\n

<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

\u201eWenn wir bis 2050 ein klimaneutrales Europa erreichen wollen, m\u00fcssen wir das ganze Energiesystem umstellen. Weil das nicht so schnell geht, gehen wir schrittweise vor. Zuerst setzen wir effizientere Technologien mit deutlich weniger Treibhausgasmissionen ein und dann steigen wir auf umweltfreundliche Brennstoffe um, wie zum Beispiel Wasserstoff,\u201c sagt Vanja Suboti\u0107 die Leiterin der Brennstoffzellenforschung am […]<\/p>\n","protected":false},"author":1688,"featured_media":519400,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":"","footnotes":""},"categories":[25213],"tags":[109555,41070,94123,36571,109558,27543],"location":[],"article_type":[],"serie":[],"archives":[],"internal_archives":[],"reboot-archive":[],"class_list":["post-264971","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-nachhaltigkeit-de","tag-agrarindustrie-de","tag-effizienz-de","tag-festoxid-brennstoffzelle-de","tag-gewaechshaus-de","tag-lebensdauer-de","tag-munchen-de-de"],"blocksy_meta":[],"acf":{"subtitle":"An der TU Graz will man die Lebensdauer von Festoxid-Brennstoffzellen verl\u00e4ngern und die Technologie f\u00fcr Gew\u00e4chsh\u00e4user aufbereiten. Das k\u00f6nnte zur Marktreife f\u00fchren. ","text_display_homepage":false},"author_meta":{"display_name":"Hildegard Suntinger","author_link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/author\/hildegard-suntinger\/"},"featured_img":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-content\/uploads\/2020\/12\/csm_hocht-brennstoffz-by-lunghammer-tugraz_8bbe3aa2fd-300x150.jpg","coauthors":[],"tax_additional":{"categories":{"linked":["Nachhaltigkeit<\/a>"],"unlinked":["Nachhaltigkeit<\/span>"]},"tags":{"linked":["Agrarindustrie<\/a>","Effizienz<\/a>","Festoxid-Brennstoffzelle<\/a>","Gew\u00e4chshaus<\/a>","Lebensdauer<\/a>","Munchen<\/a>"],"unlinked":["Agrarindustrie<\/span>","Effizienz<\/span>","Festoxid-Brennstoffzelle<\/span>","Gew\u00e4chshaus<\/span>","Lebensdauer<\/span>","Munchen<\/span>"]}},"comment_count":"0","relative_dates":{"created":"Posted 5 years ago","modified":"Updated 5 years ago"},"absolute_dates":{"created":"Posted on February 8, 2021","modified":"Updated on February 8, 2021"},"absolute_dates_time":{"created":"Posted on February 8, 2021 11:00 am","modified":"Updated on February 8, 2021 11:00 am"},"featured_img_caption":"","series_order":"","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/264971","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1688"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=264971"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/264971\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media\/519400"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=264971"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=264971"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=264971"},{"taxonomy":"location","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/location?post=264971"},{"taxonomy":"article_type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/article_type?post=264971"},{"taxonomy":"serie","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/serie?post=264971"},{"taxonomy":"archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/archives?post=264971"},{"taxonomy":"internal_archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/internal_archives?post=264971"},{"taxonomy":"reboot-archive","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/reboot-archive?post=264971"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}