Mittels erneuerbarer Energien und Elektrolyse zur Energiegewinnung

Energieerzeugung, ohne dafür fossile Brennstoffe wie Erdgas oder Kohle zu nutzen? Die Frage wie Energie nachhaltig produziert werden kann und welche Prozesse dazu beitragen können den CO2-Fußabdruck zu reduzieren und einen Beitrag zur Klimabekämpfung zu leisten, wird immer essenzieller.  

In diesem Artikel erklären wir Ihnen was Elektrolyse eigentlich ist und wie eigentlich „grüner Wasserstoff“ produziert werden kann.  

Was ist Elektrolyse und wie funktioniert der Elektrolyse-Vorgang? 

Elektrolyse ist ein Prozess, bei dem elektrischer Strom verwendet wird, um eine chemische Reaktion auszulösen. Stellen Sie sich vor, Sie haben ein Glas mit Wasser und möchten es in Wasserstoff und Sauerstoff aufteilen. Sie nehme zwei Drähte und stecken diese in Wasser. Der eine Draht wird positiv geladen (Anode) und der andere negativ (Kathode). 

Wenn nun eine Batterie an die Drähte angeschlossen wird, fließt ein Strom durch das Wasser. Dadurch passieren zwei Dinge: An der positiv geladenen Anode finden chemische Reaktionen statt, bei denen Sauerstoff abgegeben wird. An der negativ geladenen Kathode finden ebenfalls chemische Reaktionen statt, bei denen Wasserstoff erzeugt wird. 

Jetzt stellen Sie sich noch vor, dass unsere Batterie die erneuerbare Energie in Form von Wind, Wasser und Sonne ist. 

Wenn nun eine Batterie an die Drähte angeschlossen wird, fließt ein Strom durch das Wasser. Dadurch passieren zwei Dinge: An der positiv geladenen Anode finden chemische Reaktionen statt, bei denen Sauerstoff abgegeben wird. An der negativ geladenen Kathode finden ebenfalls chemische Reaktionen statt, bei denen Wasserstoff erzeugt wird. 

Jetzt stellen Sie sich noch vor, dass unsere Batterie die erneuerbare Energie in Form von Wind, Wasser und Sonne ist. 

Elektrolyse bietet viele Vorteile auf dem Weg in eine grünere Zukunft 

Die Nutzung erneuerbarer Energien zur Elektrolyse bietet eine Reihe von Vorteilen. Vor allem ermöglicht sie eine kohlenstoffarme oder sogar kohlenstofffreie Wasserstoffproduktion, da für den Elektrolyseprozess lediglich Wasser und elektrischer Strom benötigt werden. Im Gegensatz zur konventionellen Wasserstoffherstellung aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Kohle entstehen bei der Elektrolyse mithilfe erneuerbarer Energien keinerlei Treibhausgasemissionen. Dies trägt maßgeblich zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks bei und leistet einen wichtigen Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel. 

Des Weiteren kann der erzeugte Wasserstoff als äußerst effektiver Energiespeicher dienen. Wenn erneuerbare Energien während Phasen mit geringem Energiebedarf erzeugt werden, kann der überschüssige Strom zur Elektrolyse genutzt werden, um Wasserstoff herzustellen. Dieser Wasserstoff kann dann gespeichert werden und bei Bedarf zur Strom- und Wärmeerzeugung in Brennstoffzellen oder Wasserstoff-Brennern eingesetzt werden. Auf diese Weise wird eine äußerst effiziente Nutzung erneuerbarer Energien ermöglicht und ein kontinuierlicher Energiefluss gewährleistet, der unabhängig von den natürlichen Schwankungen der erneuerbaren Energiequellen ist. Dies trägt zur Stabilität des Energieversorgungssystems bei und ermöglicht eine zuverlässige Bereitstellung sauberer Energie, wenn sie am dringendsten benötigt wird. 

Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass die Elektrolyse mit erneuerbaren Energien auch Möglichkeiten zur Dekarbonisierung anderer Bereiche bietet. Hierbei spielt Wasserstoff eine zentrale Rolle. Durch die Verwendung von Wasserstoff als sauberer Brennstoff können fossile Brennstoffe in der Industrie, im Transportwesen und bei der Wärmeerzeugung ersetzt werden. Dies hat zur Folge, dass Treibhausgasemissionen reduziert werden und der Übergang zu einer kohlenstoffarmen Gesellschaft unterstützt wird. 

Industrieunternehmen können Wasserstoff als Alternative zu fossilen Brennstoffen nutzen, um ihre Produktionsprozesse umweltfreundlicher zu gestalten. Im Transportwesen kann Wasserstoff als Brennstoff für Fahrzeuge dienen, was zu einer Verringerung der CO2-Emissionen und der Luftverschmutzung führt. Zudem kann Wasserstoff zur Wärmeerzeugung in Gebäuden verwendet werden, was eine nachhaltige Alternative zu traditionellen Heizsystemen darstellt. 

Die Nutzung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien ermöglicht somit eine Dekarbonisierung in verschiedenen Sektoren, was zu einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen beiträgt und den Übergang zu einer Gesellschaft mit geringerem Kohlenstoffausstoß unterstützt. Dies ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Zukunft. 

"Die Herausforderungen der Elektrolyse mit erneuerbaren Energien: Schwankende Verfügbarkeit und reduzierter Wasserstoff-Output" 

Die Elektrolyse mit erneuerbaren Energien birgt noch Herausforderungen. Die Verfügbarkeit der Energie schwankt, was bei schlechteren Bedingungen zu reduzierter Leistung und geringerem Wasserstoff-Output führt. Um dieses Problem anzugehen, sind Strategien zur Ausgleichung der Schwankungen und Verbesserung der Elektrolyse-Effizienz erforderlich. Die Integration von Energiespeichern und die Entwicklung fortschrittlicherer Elektrolyse-Technologien spielen eine wichtige Rolle. Durch Innovationen können wir die Elektrolyse zu einer zuverlässigen und effizienten Methode machen, um das volle Potenzial erneuerbarer Energien auszuschöpfen und eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft zu verwirklichen. 

Effiziente Bewältigung von Profilschwankungen durch moderne Elektrolyse-Systeme wie PEM 

PEM steht für Polymer-Elektrolyt-Membran. Bei der PEM handelt es sich um eine Art der Elektrolyse, bei der ein Polymer-Elektrolyt als Trennschicht zwischen den Elektroden verwendet wird. Diese Technologie ermöglicht eine effiziente und schnelle Wasserstoffproduktion bei niedriger Temperatur und geringem Druck. PEM-Elektrolyse ist kompakt, flexibel und leicht skalierbar, was sie ideal für verschiedene Anwendungen macht. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Integration erneuerbarer Energien und ermöglicht eine schnellere Reaktion auf Schwankungen im Energieangebot. 

Drehzahlregelung für Wasserstoff-Kolbenkompressoren: Eine Standardlösung von Atlas Copco 

Durch die präzise Regelung der Kolbengeschwindigkeit können Wasserstoff-Kolbenkompressoren von Atlas Copco den Massenstrom des Wasserstoffs optimal an die individuellen Produktionsbedingungen anpassen. Die Regelung erfolgt stufenlos mithilfe eines integrierten Frequenzumrichters, wodurch das Arbeitsband des Drucks sehr eng gehalten wird. Dadurch wird vermieden, dass der Elektrolyseur durch Schwankungen im Druck am Ausgang beeinträchtigt wird. 

Atlas Copco berücksichtigt auch die Integration von Pulsationsdämpfern und Pufferbehältern in ihrem Konzept. Dabei liegt der Fokus immer darauf, für jeden Anwendungsfall die passende Lösung zu finden. Mit einem modularen Ansatz können verschiedene Kompressoren, Pufferbehälter und Komponenten zu einer maßgeschneiderten Lösung kombiniert werden. 

Die Drehzahlregelung bei Kolbenkompressoren ist ein komplexes Thema, da auch die technischen Aspekte der Kompressor-Konstruktion berücksichtigt werden müssen. Atlas Copco verfügt über ein spezialisiertes Engineering-Team, das sich auf das Design und die Optimierung von Wasserstoff-Kolbenkompressoren konzentriert hat und maßgeschneiderte Lösungen entwickelt. 

Volumenstrom regelt mithilfe der Drehzahlreglung mittels Frequenzumrichter den Volumenstrom besonders leistungsfähig. 

Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wie der Bypass-Regelung oder der Saugventildeckelanhebung ermöglicht diese Technologie eine nahezu lineare Reduzierung des Energieverbrauchs in Abhängigkeit vom Volumenstrom. Es ist wichtig zu beachten, dass nicht nur der Energiebedarf der Elektrolyse eine Rolle spielt, sondern auch die nachgelagerte Kompression, die bis zu XX% der Gesamtenergie der Elektrolyseanlage (Balance of Plant, BoP) ausmachen kann. 

Basierend auf langjähriger Erfahrung hat Atlas Copco ein modulares System entwickelt, das sich flexibel an verschiedene Betriebsbedingungen und Elektrolysegrößen anpassen lässt. Durch den Zusammenschluss mehrerer Wasserstoff-Kompressoren und die Verbindung mit einer übergeordneten Steuerung wird maximale Effizienz und Zuverlässigkeit erreicht. 

Atlas Copco Kolbenkompressoren werden seit Jahrzehnten erfolgreich im Wasserstoff-Bereich eingesetzt und gelten als äußerst zuverlässig. Die Kombination aus langjähriger Erfahrung und Innovationen im Bereich der Wasserstofftechnologie ermöglicht es Atlas Copco, stets die optimale Kundenlösung anzubieten. 

Elektrolyse mit erneuerbaren Energien und effizienten Kompressor-Konzepten: Ein Schritt zur nachhaltigen Energieversorgung 

Die Kombination aus Elektrolyse mit erneuerbaren Energien und effizienten Kompressor-Konzepten eröffnet bedeutende Möglichkeiten für eine nachhaltige Energieversorgung. Durch die Nutzung erneuerbarer Energiequellen in Verbindung mit der Elektrolyse können wir sauberen Wasserstoff produzieren, Energie speichern und verschiedene Wirtschaftszweige dekarbonisieren. Dieser Fortschritt ist ein entscheidender Schritt in Richtung einer kohlenstoffarmen Zukunft und trägt maßgeblich zur Bekämpfung des Klimawandels bei.