Wohin mit dem überschüssigen Strom?
TU-Wissenschaftler erforschen neue Speichermöglichkeiten für Strom aus regenerativen Energien unter Nutzung der „Nassen Verbrennung“.
Eine zentrale Herausforderung für die Stromerzeugung aus regenerativen Energieformen ist die Speicherung der überschüssigen Energie. Eine drastische Verbesserung der Speicherkapazitäten soll nun durch die Anwendung der ultra-nassen Verbrennung erreicht werden. Diese Gasturbinentechnologie wird seit vier Jahren am Fachgebiet für Experimentelle Strömungsmechanik – Hermann-Föttinger-Institut – der TU Berlin im Rahmen eines ERC-Projekts unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Christian Oliver Paschereit entwickelt. Um die praktische Anwendbarkeit der „Nassen Verbrennung“ demonstrieren zu können, erhielt Oliver Paschereit eine weitere Förderung der Europäischen Union, mit der im März 2015 das neue Projekt „BlueStep – Blue Combustion for the Storage of Green Electrical Power“ startet.
GREENEST heißt das Projekt, das den Wirkungsgrad von Gasturbinen signifikant zu steigern und gleichzeitig deren Schadstoffemissionen stark zu reduzieren sucht. Die Ergebnisse dieses Projektes stellen so einen besonderen Beitrag zur effizienten sauberen Energieversorgung dar und wurden dafür von der Europäischen Union mit dem prestigeträchtigen ERC Advanced Grant und 3,2 Millionen Euro ausgezeichnet. Doch auch der erwartete wirtschaftliche Erfolg von ERC-Projekten wird gefördert, wenn er denn vielversprechend ist: „Proof of Concept“ heißt das Programm, das herausragende Leistungen von ERC Advanced Grant-Gewinnern anerkennt und mit dem nun Oliver Paschereit ausgezeichnet wird. Er erhält rund 150.000 Euro. Im März 2015 wird das neue Projekt „BlueStep“ starten. Damit soll die praktische Anwendbarkeit der „Nassen Verbrennung“ für die Speicherung von regenerativ hergestelltem Strom demonstriert werden.
Die Energiespeicherung für den durch regenerative Energieformen gewonnenen Strom stellt die Wissenschaft immer noch vor große Probleme. An besonders windigen Tagen und bei starkem Sonnenschein übersteigt die regenerative Stromerzeugung oft den tatsächlichen Bedarf. Das „BlueStep“-Konzept sieht vor, diesen überschüssigen Strom zu verwenden, um über Elektrolyse Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten, denn im Gegensatz zu Strom sind Gase auch in großen Mengen sehr gut speicherbar. Die energieeffiziente und schadstofffreie Rückumwandlung in elektrische Energie ist das innovative Kernstück des „BlueStep“-Konzeptes. Bei der Verbrennung von Wasserstoff mit reinem Sauerstoff werden keine Schadstoffe und kein CO2 generiert. Die Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff stellt aber eine große technische Herausforderung dar. Der Grund sind die dabei auftretenden extremen Temperaturen, die von keinem verfügbaren Material toleriert werden. Der neuartige Ansatz von „BlueStep“ ist die extreme Verdünnung der Verbrennung mit Wasserdampf. Der notwendige Wasserdampf wird während des Kreisprozesses aus den heißen Turbinenabgasen erzeugt, steigert den Gesamtwirkungsgrad der Anlage und senkt gleichzeitig die Verbrennungstemperatur ausreichend. Eine Besonderheit des Konzeptes ist die Möglichkeit, bestehende Kraftwerksinfrastruktur weiternutzen zu können. So kann kurzfristig die Leistung einzelner Kraftwerke erhöht werden, um rasche Wechsel bei der Nachfrage zu befriedigen. Damit werden die Installationskosten drastisch reduziert und der Markteintritt erleichtert.
Die Entwicklung des Demonstrators für das „BlueStep“-Konzept wird maßgeblich durch das neue Energielabor der TU Berlin, das Anfang 2014 eingeweiht wurde, ermöglicht. Das Energielabor beherbergt hochmoderne Prüfstände und schafft Raum für Innovationen auf dem Gebiet der Verbrennungsforschung.
