Konzeption und Bewertung einer nachhaltigen Energieversorgung auf Basis flüssiger Wasserstoffträger (LOHC)

Die zunehmende Verknappung fossiler Rohstoffe sowie der durch die Freisetzung von Kohlendioxid bewirkte anthropogene Treibhauseffekt haben in vielen Staaten der Welt zu ambitionierten Plänen für den Ausbau Erneuerbarer Energien geführt. Aufgrund der Unstetigkeit der regenerativen Energieformen wie Wind und Sonne kann eine verlässliche Versorgung jedoch nur durch die Speicherung von elektrischen Strom gewährleistet werden. Insbesondere für die Pufferung großer Energiemengen kommen dabei vor allem chemische Speicherverfahren in Frage.

In der vorliegenden Arbeit wird ein regeneratives Energiesystem vorgeschlagen und evaluiert, das auf der Nutzung flüssiger Wasserstoffträger (LOHC - liquid organic hydrogen carrier) als Speicher- und Transportmedium beruht. LOHC ermöglichen die sichere und effiziente Speicherung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff unter Umgebungsbedingungen in einer Diesel-ähnlichen Flüssigkeit. So können durch katalytische Hydrierung von geeigneten aromatischen oder heteroaromatischen Substanzen, bspw. Dibenzyltoluol, Speicherdichten im Bereich von etwa 1,5 - 2,4 kWh / kg realisiert werden. Die Lagerung und der Transport des LOHC können drucklos in der bestehenden Infrastruktur für Mineralölkraftstoffe erfolgen.

In der vorliegenden Arbeit werden die Prozesse der Speicherung von Energie in LOHC, des Transportes von LOHC sowie der Energierückgewinnung aus LOHC energetisch wie ökonomisch bewertet und mit konkurrierenden Technologien verglichen. Darüber hinaus werden vier vielversprechende Anwendungen für LOHC im Detail vorgestellt; es handelt sich dabei um die Speicherung von elektrischer Energie, die dezentrale Speicher-Wärme-Kopplung, den Energietransport sowie die Nutzung von LOHC für mobile Anwendungen.