Ambartec Dresden baut Energiespeicher aus Reineisen aus
Ingenieure: Kommen auf 60 % Wirkungsgrad bei Rückverstromung
Dresden, 19. August 2024. „Ambartec“ aus Dresden baut nach ersten kleineren Versuchen nun einen größeren Energiepuffer aus Rein-Eisen, der die nötige chemische Energie für die Gewinnung von bis zu 90 Kilogramm Wasserstoff zwischenspeichern kann. „Die Inbetriebnahme und der Testbetrieb finden in den kommenden Monaten statt“, kündigte das Energietechnik-Unternehmen heute an.
Prinzip: Wasserstoff frisst den Rost – das Reineisen ist dann der leicht transportable Energieträger
Die Technik in Kurzfassung: Zunächst erzeugt der Anlagenkomplex aus Wasser und Strom per Elektrolyse Wasserstoff. Diesen Energieträger leitet Ambartec dann durch Pellets aus Eisenoxid. Der Wasserstoff entzieht dem Eisenoxid den Sauerstoff, übrig bleiben Wasserdampf und mehr oder minder reines Eisen. Solange dieses Eisen nicht mit Luftsauerstoff reagieren kann, fungiert es ebenfalls als Energiespeicher. Soll diese Energie zurückgewonnen werden, leitet die Anlage Wasserdampf auf das reine Eisen, das wieder oxidiert und dabei dem Wasser den Sauerstoff entzieht – es entsteht erneut Wasserstoff. Als Einsatzmöglichkeiten für diese bereits zu DDR-Zeiten genutzte, inzwischen aber verfeinerte Technologie sieht die Ambartec-Ingenieure große Energiespeicher. Dazu kommt vor allem aber auch die Möglichkeit, große Energiemengen zu verschiffen: Indem zum Beispiel Regionen oder Ländern mit Ökostrom-Überschuss per Elektrolyse Wasserstoff erzeugen, die enthaltene Energie in Rein-Eisenstücke puffern und dann über große Entfernungen per Schiff dorthin bringen, wo Strom oder Wasserstoff gebraucht werden. Auch als indirekter Wasserstoffantrieb in der Schifffahrt eigne sich das Verfahren, meinen die Gründer.
Mit Hochtemperatur-Elektrolyseuren und -Brennstoffzellen bleiben „nur“ 40 % Energieverlust
Dreh- und Angelpunkt bei diesem Verfahren ist natürlich die Frage, wieviel Energie bei all diesen Transformationsschritten verloren geht. Auch deshalb hatte Ambartec in den vergangenen Monaten mit einer kleineren Anlage erprobt, wie sich der gesamte Kreislauf von der Wasserstoffgewinnung über die Reduktion von Eisenoxid bis hin zur Rückgewinnung erst von Wasserstoff und dann von Strom möglichst verlustarm realisieren lässt. Die Sachsen haben dafür eine Kombination aus besonders effizienten – allerdings auch besonders teuren und aufwendigen – Hochtemperatur-Elektrolyseuren und -Brennstoffzellen eingesetzt, wie sie unter anderem auch in Dresden bei Sunfire und im Fraunhofer-Keramikinstitut entwickelt werden. Weil diese heißen Wasserstoff-Anlagen mittlerweile Wirkungsgrade über 80 Prozent erreichen, fiel auch die Effizienz des Gesamtversuchsvergleichsweise günstig aus: Inklusive Rückverstromung kam Ambartec laut eigenen Angaben auf rund 60 Prozent Ausbeute. Anders ausgedrückt: Vom der ersten Stromeinspeisung in die Elektrolyseure bis zur Rückgewinnung von Strom am Zielort gingen etwa 40 Prozent der eingesetzten Energie verloren.
Ältere Technik kommt auf 40 %
Dies sei aber immer noch ein guter Schnitt im Vergleich zu herkömmlichen Rückverstromungs-Ketten, die als Speicher beispielsweise Flüssigwasserstoff, flüssige organische Wasserstoffträger (LOHC) oder Druckwasserstoff verwenden und teils nur auf weniger als 40 Prozent Ausbeute kommen, argumentieren die Eisentechnologen. Allerdings vergleicht Ambartec da ein Stück weit Äpfel mit Birnen, da sie in ihrem Prozess sehr effiziente Hochtemperatur-Technik zugrunde legen, bei den klassischen Verfahren aber nur arrivierte Elektrolyseure und Brennstoffzellen, die mit Proton-Austausch-Membranen (PEM) arbeiten.
Heiße Verfahren besonders geeignet
Allerdings ist für die Ambartec-Energiespeicher eben die Hochtemperatur-Wasserstofftechnik auch besonders geeignet. Dafür führen die Dresdner vor allem zwei Gründe an: Erstens verlässt der erzeugte Wasserstoff den Hochtemperatur-Elektrolyseur auf einem Temperaturniveau von über 500 Grad, das auch für die Einspeicherung in Eisenform benötigt wird. „Damit vermindert sich die erforderliche Heizenergie beträchtlich“, betonen die Ambartec-Ingenieure. Zweitens könne der bei der Reduktion des Eisenoxids anfallende Wasserdampf der Hochtemperatur-Elektrolyse wieder zugeführt werden. Damit sei hier keine Extra-Wasserverdampfung mehr erforderlich, dies verbessere den Gesamt-Wirkungsgrad der Elektrolyse.
Sachsen wollen Technik in Standard-Containern unterbringen
Außerdem hatte das Unternehmen mit der ersten Testanlage die Sicherheitsvorkehrungen wie den Explosionsschutz, aber auch das Anlagendesign, die Prozessführung und die Strömungen im Reaktor erprobt. Auch diese Tests seien gut verlaufen, heißt es vom Unternehmen.
Abzuwarten bleibt, ob sich diese Energiespeichertechnik für den stationären Betrieb oder für den Ferntransport per Schiff tatsächlich durchsetzen kann. Umstritten sind in der Industrie vor allem die weiterhin anfallenden Energieverluste beim ganzen Konzept, erst unter Stromeinsatz Wasserstoff zu erzeugen, der letztlich wieder rückzuverstromt wird.
Ambartec will seine Anlagen jedenfalls weiterentwickeln, in Standard-Container einpassen, „die sich mit üblicher Transportlogistik wie Kränen, Lkw, Bahn und Schiffen handhaben beziehungsweise befördern lassen und eine Kapazität je Container von 600 bis 900 Kilogramm Wasserstoff haben“, kündigt die Dresdner Firma an. Das entspreche dann einem Energiegehalt von 20 bis 30 Megawattstunden pro Container.
Das Unternehmen geht auf eine Handvoll Ingenieure zurück, die das Verfahren zunächst in einer Garage zum Laufen brachten. 2020 gründeten sie Ambartec, das in der Dresdner Neustadt residiert.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: Ambartec, Wikipedia, Oiger-Archiv
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