Wasser ins Feuer kippen

Mit Hilfe von Wasserdampf können Gasturbinen deutlich effizienter gemacht werden. Foto: Thinkstock
Mit Hilfe von Wasserdampf können Gasturbinen deutlich effizienter gemacht werden. Foto: Thinkstock

Überschüssigen Strom in Wasserstoff zu speichern, ist eine alte Idee. Dank neuer Turbinentechnologie aus Berlin kann das Gas bald vielleicht auch hocheffizient und schadstofffrei in Strom zurückgewandelt werden – und würde dadurch zum lupenreinen Stromspeicher.

Die Idee, überschüssigen Strom aus Wind- und Sonnenenergie in Form von Wasserstoff zu speichern, ist nicht neu. Das leichte Gas kann dazu zu Methan synthetisiert oder direkt in das bestehende Gasnetz eingespeist werden. Spätestens bei der Rückverstromung treten allerdings Probleme auf: Ist der Wasserstoffanteil im Gas zu hoch, entstehen beim Verbrennen die äußerst schädlichen Stickoxide. Synthetisiert man Wasserstoff hingegen zu Methan, ist die Energieausbeute nur gering.

Die Idee: Wasserdampf

Um diese Probleme aus dem Weg zu räumen, erforscht Christian Oliver Paschereit, Professor für Experimentelle Strömungsmechanik an der TU Berlin, in dem Projekt GREENEST seit vier Jahren die „Ultranasse Verbrennung". Bei dem Verfahren wird dem Luft-Gas-Gemisch in der Turbine Wasserdampf beigemischt. Das bringt einige Vorteile mit sich: Die heiße Masse hat eine höhere Wärmekapazität, wodurch das Gemisch mehr Energie aufnehmen kann, ohne sich stark zu erhitzen. Gleichzeitig filtert der Dampf Schadstoffe aus dem Gemisch heraus. Wegen all dieser Effekte würde man den Dampfanteil gerne weiter erhöhen, wenn da nicht ein bekanntes Phänomen auftreten würde: Das Wasser löscht die Flamme. Genau das konnten Paschereit und sein Team durch Änderungen an den Turbinen nun unterbinden – und den Dampfanteil dadurch vervielfachen.

Die Erhöhung des Dampfanteils hievt die Gasturbine auf ein ganz neues Niveau. Während in den letzten Jahren um jeden Prozentpunkt an Effizienzsteigerung gekämpft wurde, holt die nasse Neuauflage bis zu 15 Prozent mehr aus den Brennstoffen heraus. Erstmals können wasserstoffhaltige Brennstoffe effizient und sauber verbrannt werden. Komplizierte und teure Kühlanlagen werden überflüssig – das Kühlmittel durchströmt die Turbine ja nun selbst. Die gut 3,1 Millionen Euro, mit der die EU das Forschungsprojekt in Form des Preises ERC Advanced Grant unterstützt hat, scheinen gut angelegt.

Sauerstoff statt Luft

So gut, dass es in die nächste Runde geht, den "Proof of Concept Grant": Nun startet Paschereits neues Projekt BlueStep. Mit überschüssigem Strom wird zunächst Wasser per Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten und die beiden Gase werden in Reinform gespeichert. Statt den Wasserstoff wie bisher mit Luft zu verbrennen, wird er einfach wieder mit dem gespeicherten Sauerstoff verbrannt. Eine absolut saubere Angelegenheit, denn das Ergebnis ist reines Wasser. Bei der Reaktion steigt die Temperatur zudem auf bis zu 3000 Grad Celsius – eine Hitze, die eine Turbine ohne die Kühlung durch Ultranasse Verbrennung nicht vertrüge.

Sollte auch BlueStep ein Erfolg werden, hätte die Technik enormes Potenzial, denn bestehende Kraftwerke könnten einfach umgerüstet werden.

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