CO2-neutrale Verstromung von Wasserstoff mittels innovativer Gasmotoren für Blockheizkraftwerke

Kurz- bis mittelfristig wird Wasserstoff eine führende Rolle beim Übergang von fossilen Brennstoffen zu regenerativen Energien spielen, da er über eine hohe Energiedichte verfügt und seine Verbrennung keine CO2-Emmission verursacht. Ein interdisziplinäres Team aus Wissenschaftlern der Westsächsischen Hochschule Zwickau forscht im Rahmen des Vorhabens auf dem Gebiet der CO2-neutralen Verstromung von Wasserstoff mittels innovativer Blockheizkraftwerke. Die Wasserstoffverbrennung in einer Hubkolbenmaschine (Gasmotor) ist dafür eine Anwendung mit großem praktischen Potenzial, da auf bewährte Funktionsprinzipien und Komponenten zurückgegriffen werden kann, die robust und dauerfest sind sowie kostengünstig und ressourcenschonend produziert werden können. Dennoch muss der Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Wasserstoff weiter erforscht werden, insbesondere in Hinblick auf dafür geeignete Materialien. Ausgangspunkt des vorliegenden Forschungsvorhabens stellt dabei die Entwicklung innovativer, wasserstoffgeeigneter Zylinderlaufbahnbeschichtungen dar. Die Wasserstoffeinwirkung kann zur Schädigung bzw. zum Versagen der Beschichtung führen.  Aus diesen werkstofftechnischen Herausforderungen ergibt sich jedoch auch das Potenzial, den Verbrennungs-motor durch den Einsatz neuer Werkstoffe und Beschichtungen noch effizienter zu machen, indem mechanische und thermodynamische Verluste weiter verringert werden. 

 Betrachtungen zur Kraft-Wärme-Kopplung bilden eine weitere Zielstellung des Vorhabens. Insbesondere im gewerblichen und kommunalen Bereich sind wasserstoffbetriebene Blockheizkraftwerke als ein wesentlicher Baustein der eigenen Energiegewinnung zu sehen. Durch den Verzicht auf zentrale Kraftwerke auf Basis atomarer und fossiler Brennstoffe ist zum Gelingen der Energiewende eine stärkere dezentrale Struktur der Elektroenergieversorgung unvermeidbar. Es wird erwartet, dass durch den Einsatz von Blockheizkraftwerken die gleiche oder eine bessere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Energieversorgung sichergestellt ist. Hierzu beleuchtet das Vorhaben zum einen in wie weit eine Integration des Generatorsatzes in den Gasmotor möglich ist und zum anderen welche Infrastruktur erforderlich ist, um das Ziel einer höheren Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit sicher erreichen zu können. Dazu werden von vornherein intelligente Infrastruktursysteme bei den Betrachtungen bevorzugt.