Um die Energiewende zu ermöglichen, müssen erneuerbare Energien effizient und in großem Umfang gespeichert werden können. In den vergangenen Jahren haben Wissenschaftler zunehmend Metalle als kohlenstofffreie chemische Energiespeicher untersucht. Das Projekt „A-STEAM“ konzentriert sich nun auf Aluminium als möglichen alternativen Energieträger. Das Forschungsprojekt unter der Leitung von Professor Christian Hasse erhält über einen Zeitraum von fünf Jahren eine Förderung des Europäischen Forschungrats von rund 2,5 Millionen Euro.
Die Vorteile von Aluminium
Aluminium zeichnet sich durch eine besonders hohe Energiespeicherkapazität aus. Diese Eigenschaft macht es zu einem idealen Kandidaten für innovative Verfahren zur Dekarbonisierung der Industrie. Bei hohen Temperaturen reagiert Aluminium mit Wasserdampf und oxidiert, wobei wertvolle Produkte entstehen, die sowohl zur Stromerzeugung als auch für chemische Synthesen genutzt werden können.
Vor-Ort-Erzeugung von Wasserstoff
Ein großes Problem beim Wasserstofftransport ist bisher die Notwendigkeit, ihn entweder bei extrem niedrigen Temperaturen (-253°C) oder unter sehr hohem Druck (>300bar) zu transportieren, was sehr energieintensiv ist. Das „A-STEAM“-Projekt setzt hier an, indem es nicht Wasserstoff selbst, sondern Aluminium als Energieträger transportiert, um Wasserstoff vor Ort bedarfsgerecht zu produzieren. Dadurch wird Aluminium zu einem effizienten Träger für Wasserstoff, der die Transportprobleme löst und sich hervorragend für die Langzeitspeicherung eignet.
Wissenschaftliche Herausforderungen und Methoden
Die Reaktion von Aluminium mit Wasserdampf unter Druck ist ein komplexer Multi-Skalen- und Multi-Physik-Prozess, der bisher weitgehend unerforscht ist. „A-STEAM“ stellt sich dieser Herausforderung, indem es alle Skalen des Prozesses untersucht, von der Einzelpartikelverbrennung bis zu turbulenten Flammen mit Millionen von Aluminiumpartikeln. Hierbei kommen fortschrittliche wissenschaftliche Methoden zum Einsatz: hoch entwickelte Modellierungen, Hochleistungsrechnen (High Performance Computing) und speziell angepasste Experimente. Im Zentrum von „A-STEAM“ stehen hochauflösende Simulationen auf Hochleistungsrechnern, die mit modernen numerischen Methoden durchgeführt werden.
Quellen:
Technische Universität Darmstadt. „Forschungsprojekt A-STEAM: Aluminium als alternativer Energieträger.“ Zugriff am 10. Juli 2024. https://www.tu-darmstadt.de/universitaet/aktuelles_meldungen/einzelansicht_446784.de.jsp.