Studierende bauen Batterie auf Wasserstoffbasis. Ist das der heilige Gral der Energiewende?

In Eindhoven haben Studierende eine Batterie entwickelt, in der Wasserstoff aus Eisenkugeln gewonnen wird. Wasserstoff wird oft als Schlüssel zur Speicherung nachhaltiger Energie genannt, hat aber auch Nachteile. Die Studierenden meinen, dafür eine Lösung gefunden zu haben.

In einem Lagerhaus in einem Gewerbegebiet in der Nähe von Budel in Brabant wurde eine faszinierende Konstruktion aus Rohren, Fässern, Kabeln und Messgeräten errichtet. Um ihn herum wurde ein transparenter Kubus gebaut, auf dessen Oberseite sich ein leistungsstarkes Absaugsystem befindet. Und drumherum: ein weiterer Würfel mit einer leistungsstarken Absauganlage obendrauf.

Eine Gruppe von 25 Studenten der Technischen Universität Eindhoven hat letztes Jahr viele Stunden für dieses wunderbare Bauwerk geopfert, das von Sicherheitsmaßnahmen umgeben war. Und nun, da das akademische Jahr fast vorbei ist, ist das Solid-Team stolz und begeistert über das Ergebnis: Sir One, der erste funktionsfähige Prototyp eines Dampf- und Eisenreaktors. Tatsächlich handelt es sich um eine Batterie, in der Wasserstoff aus einer Eisenkugel gewonnen wird. Wenn man die Studierenden fragt, ist das ein wichtiger Schritt für die Energiewende.

Dass Eisen ein Energieträger sein kann, ist keine Neuigkeit. Jedes Kind, das sich an Silvester dank eines funkelnden Sterns als Fee vorstellt, erlebt es hautnah. Unter den richtigen Bedingungen kann Eisen gut brennen und sehr heiß werden. In Eindhoven wurde dieses Prinzip bereits vor einigen Jahren in einem früheren Projekt von Studenten und Professor Philip de Goey ausgearbeitet. Mithilfe von Wasserstoff, der aus Ökostrom hergestellt werden kann, wurde aus Rost Eisen hergestellt und anschließend verbrannt. In Bayern wurde ein Test durchgeführt, bei dem etwa 15 Millionen Eisenbefeuerte Biere mit Eisen gebraut werden konnten. Aus dem Team ist inzwischen ein Unternehmen hervorgegangen, das an einer größeren Eisenverbrennungsanlage arbeitet und mehrere Fabriken daran interessiert sind.

Nachdem die Eisenverbrennung „auf den Markt gebracht“ wurde, begann Solid mit Unterstützung der TU Delft, nach einer anderen Anwendung von Eisen zu suchen Metallbrennstoff, erklärt Solid-Teamleiter und Physikstudent Max Winkel. Und so wurde daraus Sir One. „Letztes Jahr begann die erste Gruppe von Studenten mit dem Entwurf und bestellte Teile für die Installation. Dieses Jahr haben wir es weiter ausgearbeitet.‘

Rostige Kugeln

Winkel zeigt die Installation zusammen mit „Geschäftsleiter“ Timme Ter Horst und „technischem Leiter“ Tom Siebelt. Siebelt entnimmt einer Flasche die rostigen Kugeln, die aus dem Reaktorbehälter kommen. „Wir könnten sie sofort bestellen, weil sie bereits in der Stahlindustrie eingesetzt werden“, sagt er, während die Kieselsteine ​​über seine Handfläche rollen. „Sie sind porös, sodass der Wasserdampf überall hindurchkommt.“ „Wir experimentieren ständig mit der idealen Größe der Kugeln und bei welchem ​​Druck und welcher Temperatur der Prozess am effizientesten ist.“

Vor zwei Wochen waren die Studierenden bereits in Rotterdam und erklärten ihr Projekt. Winkel: „Es gab ein großes Wasserstoffsymposium.“ Das Interesse war groß. Über LinkedIn wurden wir von Leuten aus Kanada angesprochen, die wollten, dass wir ihnen einen Rundgang aus der Ferne ermöglichen.“

Weltweit wird daher nach neuen Möglichkeiten gesucht, nachhaltige Energie zu speichern. Denn anders als bei fossilen Brennstoffen kann man Energie aus Wind und Sonne nicht speichern, bis man sie braucht. Batterien funktionieren gut, um elektrische Energie für ein paar Stunden zu puffern, große Heizkessel können überschüssigen Strom als Wärme speichern und Speicher werden vollgepumpt, um sie später zu entleeren.

Nachteile von Wasserstoff

Doch die effiziente Speicherung und der Transport großer Energiemengen über große Entfernungen ist der heilige Gral der Energiewende. Wasserstoff ist eine der Möglichkeiten, an die die Menschen hohe Erwartungen haben: Die Europäische Union investiert massiv in ihn. Wasserstoff lässt sich mit Strom aus Wasser herstellen und später wieder verbrennen, über eine Brennstoffzelle in Strom umwandeln oder zu chemischen Produkten, etwa Dünger, verarbeiten. Doch Wasserstoff hat auch Nachteile: Um das Gas zu transportieren, muss es unter Druck gesetzt oder auf einen Wert nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt werden. Bei der Lagerung und dem Transport über weite Strecken geht viel Energie verloren. Und es ist auch leicht entzündlich.

Hier kommt die Idee des Solid-Teams ins Spiel. Mit Hilfe von Wasserstoff können Sie Rost in reines Eisen umwandeln. Es ist einfacher zu speichern und über größere Entfernungen zu transportieren als Wasserstoff. „Dann könnte man das Eisen zum Beispiel in Ländern herstellen, in denen es einen Überschuss an nachhaltiger Energie gibt, und es dann mit Schiffen dorthin transportieren, wo die Energie benötigt wird“, sagt Winkel. In den Niederlanden denkt das Solid-Team vor allem an Fabriken mit hohem Wärmebedarf: Glas-, Keramik- oder Ziegelfabriken.

Als Konzept, das schön klingt, aber auch ziemlich ineffizient ist. Strom wird in Wasserstoff umgewandelt, Wasserstoff in Eisen, Eisen wieder in Wasserstoff und Wasserstoff schließlich wieder in Wärme oder Strom. „Natürlich geht bei jedem Schritt Energie verloren“, gibt Winkel zu. „Aber über längere Distanzen ist es ineffizienter, Energie aus Wasserstoff auf diese Weise zu transportieren.“ Vor allem, wenn es nicht über eine Pipeline möglich ist.“ Man kann Wasserstoff auch in Ammoniak umwandeln, effizienter ist das aber nach den Berechnungen von Solid nicht. „Während Ammoniak eine unangenehme Chemikalie ist“, sagt Ter Horst. „Ammoniak eignet sich beispielsweise als Rohstoff für Düngemittel. Aber als Energieträger ist Eisen eine sicherere Alternative.“

Sir Zwei

Nach den Sommerferien wird das Solid-Team daher zuversichtlich mit der Arbeit an Sir Two beginnen, einer größeren Anlage mit einer Kapazität von rund 500 Kilowattstunden. Vergleichbar mit etwa tausend Fahrradbatterien, einem Koloss, der etwa 300 Kilo Eisen enthalten kann. Das ultimative Ziel ist der Bau einer Anlage im industriellen Maßstab auf der Maasvlakte im Jahr 2027.

Aber das bleibt den nächsten Schülern überlassen. Die drei Jungen müssen nächstes Jahr aufs College gehen. Allerdings werden Winkel und Siebelt weiterhin „einen Tag in der Woche“ in das Projekt eingebunden sein. „Das macht zu viel Spaß, um jetzt ganz damit aufzuhören.“