»Wir wollen im Projekt eleMeMe ein Verfahren entwickeln, das hilft, die Stromproduktion und den Stromverbrauch zu entkoppeln. Um unser Hauptziel zu erreichen, haben wir das Projekt in Teilprojekte untergliedert, die wir dann zusammenführen. Durch unsere Ergebnisse wollen wir einen aktiven Beitrag zur Energiewende leisten«, erklärt Marco Deckert, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Thermische Verfahren, der das Projekt für Fraunhofer UMSICHT betreut. Dafür wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein neuartiges Energiesystem entwickeln, das die technische Machbarkeit einer dezentralen Entkopplung von Stromerzeugung und Wärme-/Stromversorgung zeigt. »Wir verwenden die Methanolbrennstoffzelle, um die fluktuierende Stromerzeugung auszugleichen. Diese verbinden wir mit einem neuen technisch-chemischen Verfahren zur elektrochemischen Methanolerzeugung«, so Marco Deckert. 

Funktionsweise des Verfahrens

Als chemischer Energiespeicher fungiert das System CO₂/Methanol, welches den Kreislauf idealerweise weder verlassen noch zugeführt werden soll. Zur Steigerung der Gesamteffizienz des Systems wird ein Speicherkonzept basierend auf einem Latentwärmespeicher zur effizienten Nutzung der Brennstoffzellenabwärme in mehreren Wärmesenken integriert. Die Wärmequelle stellt dabei die Brennstoffzelle dar. Potentielle Wärmesenken im System sind die Vorheizung der Methanolbrennstoffzelle für den Startvorgang nach der Stillstandsphase, die Beheizung der Batterien sowie die Desorption des CO₂ im CO₂-Speicherprozess. 

Aufteilung der Arbeiten 

»Zunächst betrachten die Projektpartner die Kombination von Brennstoffzelle, Latentwärmespeicher, CO₂-Speicher und CO₂-Konverter, um das Demonstrationssystem zu entwickeln. Im Rahmen dessen wollen wir die relevanten Prozessparameter wie z.B. CO₂-Volumenströme und Wärmemengen definieren und die Schwachstellen eliminieren«, beschreibt Marco Deckert. »Im Weiteren werden in separaten Arbeitspaketen die Brennstoffzellen für den optimalen Betrieb hinsichtlich eines sauberen CO₂-Abgasstromes durch das Fraunhofer IGB und die Siqens GmbH angepasst und der Latentwärmespeicher zur Nutzung der Brennstoffzellenabwärme durch Fraunhofer UMSICHT entwickelt. Gleichzeitig erfolgt ein Katalysatorscreening für die CO₂-Reduktion zu Methanol und auch der Bau eines darauf abgestimmten elektrochemischen Reaktors beginnt. Diese Aufgaben übernehmen das Fraunhofer IGB gemeinsam mit der Gensoric GmbH«. 

Nach Abschluss der Arbeiten zu den einzelnen Komponenten und der jeweiligen Rückkopplung in die anderen Arbeitspakete bzw. zu den anderen Partnern, werden die einzelnen Komponenten zusammengeführt, in ein Kreislauf-System verbaut und der Betrieb getestet. Für das Projekt ist eine Laufzeit von 36 Monaten vorgesehen (01.03.2017 – 28.02.2020). 

Projektdaten

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWI ist der Zuwendungsgeber für das Projekt »eleMeMe«, welches innerhalb der »Förderinitiative: 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung« bewilligt wurde. Am Projekt beteiligt sind mit der Siqens GmbH und der Gensoric GmbH zwei Industriepartner sowie mit den beiden Fraunhofer-Instituten IGB und UMSICHT zwei Forschungseinrichtungen. Durch das »Centrum für Energiespeicherung« konnte das Projekt  »eleMeMe« realisiert werden. Das Centrum für Energiespeicherung – mit den Standorten Sulzbach-Rosenberg (Fraunhofer UMSICHT, Institutsteil Sulzbach-Rosenberg) und Straubing (Fraunhofer-Projektgruppe »BioCat« des Fraunhofer IGB) – erarbeitet systematisch, mittel- bis langfristig die notwendigen Speichertechnologien. Der Freistaat Bayern unterstützt den Aufbau und die Arbeiten des Centrums mit insgesamt rund 20 Mio. Euro.