Grünes Ammoniak – hergestellt aus Sonnen- und Windenergie – eignet sich als kohlenstofffreier Wasserstoffspeicher für den internationalen sowie inländischen Transport von erneuerbarer Energie. Der Energieträger kann durch Ammoniak-Cracking wieder in seine Bestandteile Wasserstoff und Stickstoff gespalten werden.
Im Rahmen von CAMPFIRE entwickelt das ZBT für die Erzeugung von betankungsgeeignetem Wasserstoff eine neue Feinstreinigungstechnologie zur Abtrennung von Restammoniak. Sie basiert auf einer Aminsalz-Speicherung und einem kostengünstigen Membrantrennmodul. Bei der Fertigung kommen Laserschweißen und 3D-Siebdruck zum Einsatz. Zusätzlich erarbeitet das ZBT ein Sicherheitskonzept und Wege zur Integration und zum Betrieb des Reinigungssystems in einer Hochdruck-Wasserstoff-Betankungsanlage.
Für die dezentrale Synthese von Ammoniak unterstützt das ZBT die Entwicklung und den Aufbau skalierbarer, mikrostrukturierter Haber-Bosch-Reaktoren mit neuartigen Katalysatoren. Mit dynamischen Prozessmodellen wird die Integration der Reaktoren in Anlagen zur Ammoniakproduktion aus regenerativen Energiequellen abgebildet. Als mögliche zukünftige Alternative zum Haber-Bosch-Verfahren wirkt das ZBT im Labormaßstab an der Entwicklung dünnschichtbasierte Membran-Elektroden-Einheiten zur elektrochemischen Festkörper-Ammoniaksynthese (SSAS) mit.
Ammoniak-betriebene Motoren und Brennstoffzellen können nicht nur für Antrieb und Bordstromversorgung von Freizeitbooten, Binnenschiffen und Seeschiffen eingesetzt werden. Auch die dezentrale Strom- und Wärmeversorgung an Land ist ein Einsatzfeld. Um Motoren direkt mit Ammoniak betreiben zu können, muss ein Zündkraftstoff beigemischt sein, beispielsweise Wasserstoff. Das ZBT entwickelt dazu in mehreren Vorhaben Ammoniak-Crackeranlagen zur Bereitstellung eines wasserstoffreichen Gasgemischs für Ammoniak-Motoren mit Leistungen zwischen 15 kW und 1 MW.
Für die Untersuchung innovativer Reaktorkonzepte mit neuen Katalysatoren und Werkstoffen für Druckbetrieb, kurzen Startzeit und hoher Dynamik steht beim ZBT eine neu errichtete Ammoniak-Infrastruktur und -Labortechnik bereit. Zur computergestützten Bauteil- und Anlagenentwicklung sowie für die Automatisierung der Crackeranlagen werden stationäre und dynamische Modelle entwickelt und im Experiment validiert.
In einem weiteren CAMPFIRE-Teilvorhaben des ZBT wird ein Konzept für ein ammoniakbasiertes Antriebs- und Energieversorgungssystem eines Kreuzfahrtschiffs entwickelt und für die Lastprofile repräsentativer Ostseerouten ausgehend vom Rostock Port optimiert. Die gesamte Energiewandlungskette wird dabei von einem Ammoniak-Crackersystem in Kombination mit unterschiedlichen Brennstoffzellentechnologien und Pufferbatterien für die Lastspitzen abgedeckt. Zur optimalen Auswahl und Dimensionierung der Komponenten werden Machine-Learning-Ansätze in Kombination mit dynamischer Modellierung des Energieversorgungssystems eingesetzt.
CAMPFIRE wird im Rahmen des BMBF-WIR!-Programms und des BMBF-Leitprojekts TransHyDE mit rund 50 Mio. Euro gefördert. Das ZBT ist Gründungspartner und Leiter Strategie & Technologie von CAMPFIRE und bearbeitet in mehreren Teilvorhaben theoretische und experimentelle Aufgaben in den verschiedenen Technologieentwicklungen für die Etablierung von grünem Ammoniak.
Abteilung Energieträger und Prozesse
