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Energie & Management > F&E - Die effizientere Wasserstoff-Verflüssigung im Visier
Quelle: Fotolia / alphaspirit
F&E

Die effizientere Wasserstoff-Verflüssigung im Visier

Im Projekt "HyLICAL" wollen Forschende die Technologien zur Speicherung von verflüssigtem Wasserstoff verbessern. Sie setzen dabei auf magnetokalorische Materialien.
Bei der zur Speicherung von Wasserstoff angewandten Verflüssigung verliert der Wasserstoff ein Drittel seines Energieinhaltes, wie das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) erklärt. Der Speicherungsprozess von Wasserstoff werde so weitgehend unwirtschaftlich. Dies wollen die Forschenden in dem mit 5 Millionen Euro geförderten Projekt "HyLICAL" ändern.

Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und dem 2019 gegründeten Start-up Magnotherm will das HZDR die Technologie zur Speicherung von Flüssigwasserstoff deutlich verbessern. Mit Partnern aus neun europäischen Ländern will das Team den Energieverbrauch sowie die Investititions- und Betriebskosten bei der Wasserstoff-Verflüssigung senken. Die Projektbeteiligten setzen dabei auf magnetokalorische Materialien − auf Stoffe, die ihre Temperatur ändern, sobald sie in Kontakt mit einem Magnetfeld kommen. Dafür bündeln sie ihr Wissen im Bereich Materialforschung, Anlagenentwicklung sowie Simulation.

Die zugrunde liegende gemeinsame Projektidee umreißt Prof. Oliver Gutfleisch vom Institut für Materialforschung an der TU Darmstadt: "Wir wollen eine alternative Technologie zur Verflüssigung etablieren, die auf dem Prinzip der magnetischen Kühlung beruht. Wenn wir das mit dem herkömmlichen Kühlprozess bildhaft vergleichen wollen, würde ein Magnet die Rolle des Kompressors übernehmen und das magnetokalorische Material die des Kühlmittels. Ihr Zusammenspiel ermöglicht es uns, die für die Wasserstoff-Verflüssigung nötigen tiefen Temperaturen zu erreichen."

Das Start-up Magnotherm ist eine Ausgründung der TU Darmstadt aus den langjährigen gemeinsamen Vorarbeiten der Partner. Es hat die Markteinführung der magnetischen Kühlung im Visier. Ein erstes kommerzielles Produkt gibt es mit einem Getränkekühler für industrielle Anwendungen. Timur Sirman, Mitgründer und einer der beiden Geschäftsführer, ist von dem magnetokalorischen Konzept überzeugt. Sie zeige "eine massive Steigerung von Effizienz und Nachhaltigkeit, ganz ohne Kompressoren und umweltschädliche Kühlgase." Das Forschungsprojekt Hylical sei nun der nächste Schritt in Richtung Tieftemperatur-Anwendung.

Prototyp in Planung

Im Rahmen des Projektes bauen die Partner einen Prototypen, mit dessen Hilfe die magnetische Kühlung Einzug in die industrielle Wasserstoff-Verflüssigung halten soll. Das Team greift dabei auf die langjährige Expertise am Hochfeld-Magnetlabor Dresden am HZDR zurück − sowohl bei der Entwicklung und Herstellung von Magnetspulen als auch bei der Kryotechnik, der Technik zur Erzeugung tiefer Temperaturen und zur Nutzung physikalischer Effekte bei diesen Temperaturen.

An der TU Darmstadt entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zudem bereits magnetokalorische Materialien, die im angestrebten Temperaturbereich arbeiten. Gutfleisch: "Zur Wasserstoff-Verflüssigung benötigen wir minus 253 Grad Celsius. Diesen sehr tiefen Temperaturen nähern wir uns durch Vorkühlung mit flüssigem Stickstoff, mit dem wir bis auf minus 196 Grad kommen. Die Differenz muss dann unser magnetokalorisches Material schaffen."

Das Team visiert eine Produktion von über 5 Tonnen Flüssigwasserstoff am Tag an, was nach eigener Aussage industriellem Maßstab entspricht. Den Materialeinsatz an kritischen Rohstoffen wollen sie zudem zurückfahren. Summa summarum rechnet das Team bei seinem Ansatz mit einem bis zu 50 Prozent geringeren Energieverbrauch bei der Verflüssigung, verglichen mit der momentan etablierten konventionellen Technologie.

Mittwoch, 29.03.2023, 16:35 Uhr
Davina Spohn
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Die effizientere Wasserstoff-Verflüssigung im Visier
Im Projekt "HyLICAL" wollen Forschende die Technologien zur Speicherung von verflüssigtem Wasserstoff verbessern. Sie setzen dabei auf magnetokalorische Materialien.
Bei der zur Speicherung von Wasserstoff angewandten Verflüssigung verliert der Wasserstoff ein Drittel seines Energieinhaltes, wie das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) erklärt. Der Speicherungsprozess von Wasserstoff werde so weitgehend unwirtschaftlich. Dies wollen die Forschenden in dem mit 5 Millionen Euro geförderten Projekt "HyLICAL" ändern.

Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und dem 2019 gegründeten Start-up Magnotherm will das HZDR die Technologie zur Speicherung von Flüssigwasserstoff deutlich verbessern. Mit Partnern aus neun europäischen Ländern will das Team den Energieverbrauch sowie die Investititions- und Betriebskosten bei der Wasserstoff-Verflüssigung senken. Die Projektbeteiligten setzen dabei auf magnetokalorische Materialien − auf Stoffe, die ihre Temperatur ändern, sobald sie in Kontakt mit einem Magnetfeld kommen. Dafür bündeln sie ihr Wissen im Bereich Materialforschung, Anlagenentwicklung sowie Simulation.

Die zugrunde liegende gemeinsame Projektidee umreißt Prof. Oliver Gutfleisch vom Institut für Materialforschung an der TU Darmstadt: "Wir wollen eine alternative Technologie zur Verflüssigung etablieren, die auf dem Prinzip der magnetischen Kühlung beruht. Wenn wir das mit dem herkömmlichen Kühlprozess bildhaft vergleichen wollen, würde ein Magnet die Rolle des Kompressors übernehmen und das magnetokalorische Material die des Kühlmittels. Ihr Zusammenspiel ermöglicht es uns, die für die Wasserstoff-Verflüssigung nötigen tiefen Temperaturen zu erreichen."

Das Start-up Magnotherm ist eine Ausgründung der TU Darmstadt aus den langjährigen gemeinsamen Vorarbeiten der Partner. Es hat die Markteinführung der magnetischen Kühlung im Visier. Ein erstes kommerzielles Produkt gibt es mit einem Getränkekühler für industrielle Anwendungen. Timur Sirman, Mitgründer und einer der beiden Geschäftsführer, ist von dem magnetokalorischen Konzept überzeugt. Sie zeige "eine massive Steigerung von Effizienz und Nachhaltigkeit, ganz ohne Kompressoren und umweltschädliche Kühlgase." Das Forschungsprojekt Hylical sei nun der nächste Schritt in Richtung Tieftemperatur-Anwendung.

Prototyp in Planung

Im Rahmen des Projektes bauen die Partner einen Prototypen, mit dessen Hilfe die magnetische Kühlung Einzug in die industrielle Wasserstoff-Verflüssigung halten soll. Das Team greift dabei auf die langjährige Expertise am Hochfeld-Magnetlabor Dresden am HZDR zurück − sowohl bei der Entwicklung und Herstellung von Magnetspulen als auch bei der Kryotechnik, der Technik zur Erzeugung tiefer Temperaturen und zur Nutzung physikalischer Effekte bei diesen Temperaturen.

An der TU Darmstadt entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zudem bereits magnetokalorische Materialien, die im angestrebten Temperaturbereich arbeiten. Gutfleisch: "Zur Wasserstoff-Verflüssigung benötigen wir minus 253 Grad Celsius. Diesen sehr tiefen Temperaturen nähern wir uns durch Vorkühlung mit flüssigem Stickstoff, mit dem wir bis auf minus 196 Grad kommen. Die Differenz muss dann unser magnetokalorisches Material schaffen."

Das Team visiert eine Produktion von über 5 Tonnen Flüssigwasserstoff am Tag an, was nach eigener Aussage industriellem Maßstab entspricht. Den Materialeinsatz an kritischen Rohstoffen wollen sie zudem zurückfahren. Summa summarum rechnet das Team bei seinem Ansatz mit einem bis zu 50 Prozent geringeren Energieverbrauch bei der Verflüssigung, verglichen mit der momentan etablierten konventionellen Technologie.

Mittwoch, 29.03.2023, 16:35 Uhr
Davina Spohn

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