Eine Trenntechnik der TU Wien verbessert die Ökobilanz von Wasserstoff-Brennstoffzellen und eröffnet damit neue Möglichkeiten für unser Erdgasnetz. Unser Erdgasnetz bekommt eine Zusatzaufgabe: In Zukunft soll es nicht nur Erdgas, sondern gleichzeitig auch Wasserstoff transportieren. Foto: (c) TU Wien

Der Wasserstoff wird zuerst dem gewöhnlichen Erdgas beigemischt. Mit einem, an der TU Wien entwickelten Verfahren, kann er dann wieder mit einer Reinheit von 99,97% herausgefiltert werden und direkt für Brennstoffzellen benutzt werden.

Energie speichern und transportieren

Wasserstoff ist ein wertvoller Energieträger. Er gewinnt heute vor allem durch seine Möglichkeit, überschüssige elektrische Energie aus erneuerbaren Energieträgern zu speichern, an Bedeutung. In großen Brennstoffzellen kann daraus elektrischer Strom für Haushalte, Krankenhäuser oder ganze Kommunen produziert werden, mit kleineren Brennstoffzellen werden Kraftfahrzeuge angetrieben.

Ein flächendeckendes Netz an Wasserstoff-Tankstellen gibt es allerdings noch nicht. „Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder man gewinnt den Wasserstoff direkt vor Ort durch Elektrolyse, oder man muss ihn anliefern, zum Beispiel in großen Drucktanks“, sagt Michael Harasek. Dezentrale Elektrolysen sind teuer, nicht besonders effizient und benötigen leistungsfähige elektrische Anschlussleitungen, und der Transport von Wasserstoff in Tankfahrzeugen ist ebenfalls aufwändig und teuer.

Wie wäre es aber, wenn man für Wasserstoff ein Transportsystem verwenden könnte, das heute bereits großräumig besteht und bestens funktioniert? „Das Erdgasnetz erfüllt alle Voraussetzungen, die wir für Wasserstofftransport brauchen“, sagt Michael Harasek. Schon heute dürfen dem Erdgas einige Prozent Wasserstoff als zusätzlicher Energieträger beigemischt werden – in Österreich bis maximal 4%, in Deutschland je nach Region sogar bis zu 10%. Die Einspeisung des Wasserstoffs ins Erdgasnetz ist technisch kein Problem, und der gewöhnliche Erdgaskunde bemerkt davon gar nichts – wer allerdings Wasserstoff haben will, kann ihn ab nun gezielt aus diesem Erdgas-Wasserstoffgemisch herausfiltern.

Zweistufiges Trennverfahren

Dafür wurde an der TU Wien ein zweistufiges Verfahren (HylyPure®) entwickelt: Mit Hilfe von Membranen, die zwar den Wasserstoff, nicht aber größere Moleküle passieren lassen, kann die Wasserstoffkonzentration zunächst auf 20-50% erhöht werden. Danach wird dieses Mischgas in einem Druckwechsel-Adsorptionsverfahren weiter gereinigt, indem andere Moleküle (etwa Methan) gezielt von porösen Materialien adsorbiert werden. Das Verfahren funktioniert auch bei hohem Druck von bis zu 60 bar, es kann daher auch am übergeordneten Gasnetz angewendet werden. Das Endprodukt ist Wasserstoff mit einem Reinheitsgrad von bis zu 99,97%. Foto: Versuchsanlage HylyPure an der TU Wien, (c) TU Wien

Energieeffizientes Verfahren

Ganz besonders wurde bei der Entwicklung des Trennverfahrens auf Energieeffizienz geachtet. Die Technik kommt mit 8% bis 12% der elektrischen Energie aus, die man zur Herstellung des Wasserstoffes mittels Elektrolyse benötigen würde. Bereits ab einem Wasserstoffanteil von 1% im Erdgasnetz lässt sich mit der Methode der TU Wien hochreiner Wasserstoff herausfiltern, bei höheren Wasserstoffkonzentrationen steigt die Effizienz. „Wir haben die HylyPure® Technologie gemeinsam mit unserem Industriepartner OMV AG schon sehr erfolgreich getestet“, berichtet Harasek. „Nun sind wir auf der Suche nach weiteren Projektpartnern, nach Betreibern von Erdgasnetzen, Elektrolyse-Anlagen und Wasserstofftankstellen.“ Dem internationalen Fachpublikum wird die Trenntechnik nun erstmals auf der Hannover Messe (25.-29.4., Halle 27, Stand L71) präsentiert.

Rückfragehinweis:
Prof. Michael Harasek
Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik
und Techn. Biowissenschaften
Technische Universität Wien 
T: 01-58801-166 202
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