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Aus Müll wird Wasserstoff

Wasserstoff ist ein wichtiger Energieträger für die Energiewende. In Brennstoffzellen kann er klimafreundlich zu Strom und Wärme gewandelt werden. Siegener Forscher haben ein eigenes Vergasungsverfahren entwickelt, um aus Abfall ein wasserstoffreiches Gas zu erzeugen.

Rest- und Altholz, aufbereiteter Siedlungsabfall oder Abfälle aus dem Autorecycling – die Entwickler haben schon verschiedene Stoffe getestet. Aus den Abfällen wird ein „Designbrennstoff“, der sicherstellt, dass das Produktgas eine gleichbleibende Qualität besitzt. Gegenüber dem klassischen Verfahren zur Wasserstoffherstellung spart das Projekt „ReEnvision“ 90 Prozent CO2 ein.

Mit dem Projekt ReEnvision (Abkürzung für regenerative Energievision) haben Forscher ein eigenes Vergasungsverfahren entwickelt, um aus Sekundärbrennstoffen (Abfall) ein wasserstoffreiches Gas zu erzeugen. Das Vergasungsverfahren wurde erfolgreich im Technikum der Universität Siegen entwickelt und betrieben (Anlagengröße 100 Kilowatt). Aus dem erzeugten Synthesegas wird Wasserstoff für Brennstoffzellen und metallurgische Anwendungen abgetrennt. Die Entwickler haben bereits mit mehreren Brennstoffen gearbeitet wie Rest- und Altholz, aufbereiteter Siedlungsabfall oder Abfälle aus dem Autorecycling. Ein spezielles Aufbereitungsverfahren wandelt diese Abfälle in einen „Designbrennstoff“ um, der sicherstellt, dass das Produktgas eine gleichbleibende Qualität besitzt.

Fortschrittsmotor Klimaschutz:

  • Grüne Produktion eines wasserstoffreichen Gasgemisches
  • Breite Einsatzmöglichkeit diverser Sekundärbrennstoffe
  • Gesamtwirkungsgrad von 62 Prozent inkl. Abwärmenutzung
  • Mehr als 90 Prozent CO2-Einsparung gegenüber konventionellen Methoden
  • Nahezu abwasserfreier Betrieb möglich

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Foto: Sicon GmbH

3D-Zeichnung der Anlage.



90 Prozent CO2-Einsparung möglich: Vergasung deutlich ökologischer und effektiver 

Weltweit werden heizwertreiche Reststoffe, deren Heizwert vergleichbar mit Steinkohle ist, immer noch in großem Umfang deponiert. In Deutschland beispielsweise ist deren thermische Verwertung, sprich deren Verbrennung, gesetzlich vorgeschrieben. Das geschieht in konventionellen Müllverbrennungsanlagen mit Rostfeuerung. Allerdings wird der Energiegehalt der Brennstoffe, mit einem Wirkungsgrad von lediglich rund 10 Prozent, in elektrischen Strom umgewandelt. Würde man die Reststoffe vergasen, den Wasserstoff aus dem Produktgas abtrennen und das Restgas in einem Gasmotor verstromen, könnte der Wirkungsgrad mehr als verdreifacht werden – eine deutliche ökologische Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik. 

Der Gesamtwirkungsgrad der ReEnvision-Anlage liegt bei 51 bzw. 62 Prozent (mit Abwärmenutzung). Klimaschädliche Emissionen durch Deponierung und Verbrennung können mit Hilfe des Verfahrens deutlich reduziert werden. ReEnvision spart gegenüber dem klassischen Verfahren „Steam Reforming“ zur Wasserstoffherstellung 90 Prozent CO2 ein.

60 Anlagen in Deutschland denkbar, 36.000 Tonnen Wasserstoff pro Jahr möglich

Die ReEnvision GmbH plant den Bau einer Fünf-Megawatt-Demonstrationsanlage. Die Wasserstoff-Abtrennung und -Tankstelle sollen direkt integraler Bestandteil der Anlage sein. Während des Betriebes sollen wesentliche Erkenntnisse für die anschließende industrielle Verbreitung und Bereitstellung von Wasserstoff aus Sekundärbrennstoffen gewonnen werden. 

In einer industriellen Anlage von 20 Megawatt können 600 Tonnen Wasserstoff pro Jahr hergestellt werden. Neben einer Anwendung im Verkehrssektor ist auch eine Anwendung in der Metallurgie denkbar, z. B. als Reduktionsmittel in der Stahlherstellung. Im Businessplan ist ein Potenzial allein für Deutschland von 60 großen (20 Megawatt) Anlagen angegeben. Weltweit liegt das Potenzial bei über 500 Anlagen.

Technischer Hintergrund:

Die technische Basis für ReEnvision bildet eine vorgeschaltete, zweistufige Synthesegaserzeugung, die mit dem so genannten IPV-Verfahren (Integrierte Pyrolyse und Vergasung) arbeitet. Das Prinzip beruht auf einer räumlichen Trennung von Pyrolyse und der dafür benötigten Energie. Der Verfahrensansatz der IPV-Vergasungstechnik ist neu, es werden erstmals ein Festbett- und Wirbelschichtreaktor parallel betrieben. 

Die Brennstoffpyrolyse findet unter reduzierenden Bedingungen im Festbett statt, der dabei entstehende Restkoks wird in der Wirbelschicht verbrannt. Die inerten (reaktionsmüden) Anteile des Brennstoffs und die bei der Verbrennung entstehende Asche werden als umlaufender Wärmeträger genutzt. Aufgeheizt wird der Stoff im Wirbelschichtreaktor durch die Restkoksverbrennung. Das Verfahren kann nahezu abwasserfrei betrieben werden.


Foto: Sicon GmbH

Bislang setzt die Entsorgungsindustrie sehr stark auf die energetische Verwertung von Abfällen und Sekundärbrennstoffen. Die dezentrale Erzeugung von Kraftstoff, insbesondere Wasserstoff, eröffnet neue Perspektiven für eine regionale und ressourceneffiziente Abfallwirtschaft.“

Heiner Guschall, Geschäftsführer SICON GmbH



Partner und Förderer


Partner:
  • ReEnvision GmbH
  • Universität Siegen, Lehrstuhl für Energie- und Umweltverfahrenstechnik