IUTA mit zwei Wettbewerbsbeiträgen beim Leitmarktwettbewerb EnergieUmweltwirtschaft.NRW erfolgreich

Beim 2. Aufruf in der 2. Einreichungsrunde wurden beim Leitmarktwettbewerb EnergieUmweltwirtschaft.NRW aus 50 Wettbewerbsbeiträgen 19 Beiträge ausgewählt und zur Förderung empfohlen. IUTA konnte dabei mit den Anträgen „HyHeatStore“ und „BallaTon“ zwei Beiträge erfolgreich platzieren.

HyHeatStore – Entwicklung und Demonstrationsbetrieb eines anwendungsnahen wasserstoffbasierten Hochtemperatur-Wärmespeichersystems

Die Projektpartner sind:

Das Vorhaben mit einer Projektlaufzeit von 3 Jahren soll Mitte 2019 starten. Die Gesamtfördersumme beträgt 2,4 Mio. €, die Arbeiten des IUTA sollen mit 660 000 € gefördert werden.

Ziele des Vorhabens sind die Entwicklung, der Aufbau und der Demonstrationsbetrieb eines neuartigen, magnesiumhydridbasierten Wärmespeichersystems für Hochtemperaturanwendungen, das eine signifikant höhere Speicherdichte als konventionelle Speichersysteme aufweist. Die maximale Speichertemperatur des Systems ist auf 400 °C begrenzt, bedingt durch die Nutzung von Thermoöl als Wärmeübertragermedium.

Die thermische Entladung des Wärmespeichers beruht auf der reversiblen, exothermen Reaktion von Magnesium mit Wasserstoff unter Bildung von Magnesiumhydrid. Bei dieser Reaktion wird Wärme frei, während bei der Rückreaktion, der Zersetzung von Magnesiumhydrid, Wärme benötigt wird, wodurch der Wärmespeicher beladen wird.

Ausgehend von dem Know-how der Partner IUTA und MPI, die bereits ähnliche, jedoch kleinere Systeme im Labormaßstab realisiert haben, wird MBS einen innovativen 250-kWh-Wärmespeicher im Technikumsmaßstab entwickeln, der konstruktiv auf einem Thermoblech-Wärmeübertrager basiert. Die Entwicklung des Gesamtsystems mit Wärmezu- und abfuhr, die für den Betrieb benötigte Kopplung mit einem Wasserstoffspeicher und die Integration des Systems an einem Standort mit vorhandener, geeigneter Infrastruktur, dem Anwenderzentrum h2herten, werden durch den Projektpartner W-HS durchgeführt.

Solche Hochtemperatur-Wärmespeichersysteme können als Power-to-Heat-Speicher betrieben werden, die bei zukünftig weiter steigendem Anteil regenerativer Energie einen wesentlichen Beitrag zur Flexibilisierung des Stromnetzes liefern können. Die gespeicherte Wärme kann bei Bedarf anschließend wieder nahezu verlustfrei als Hochtemperaturwärme der energetischen Nutzung zugeführt werden.

Im Demonstrationsbetrieb wird das Betriebs- und Langzeitverhalten des Wärmespeichersystems untersucht und die energetischen Wirkungsgrade und das regelungstechnische Verhalten (Dynamik) der einzelnen Funktionseinheiten sowie des Gesamtsystems ermittelt.

BallaTon – On-Board-Kontrolle der Ballastwasserbehandlung durch Messsonden auf Basis der Photoakustikspektroskopie

Die Projektpartner sind:

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Monitoring-Systems zur Überprüfung des Erfolgs der Ballastwasserbehandlung auf Seeschiffen.

Um das Eindringen von invasiven Spezies durch das Ablassen von in fremden Häfen entnommenen Ballastwassers in küstennahe Ökosysteme zu vermeiden, sind von der IMO Kriterien für die Anzahl der im Ballastwasser enthaltenden lebenden Organismen festgelegt worden. Die Überprüfung des im Hafenbecken abzugebenden Ballastwassers erfolgt derzeit über eine repräsentative Probenahme, Kultivierung auf Nährböden und anschließende Auszählung. Die dadurch entstehenden langen Wartezeiten im Hafen führen zu wirtschaftlichen Einbußen bei den Reedereien.

Aktuell gibt es keine Analyseverfahren, mit denen eine verlässliche und zügige On-Board-Kontrolle des Ballastwassers möglich ist. Existierende Analysemethoden geben lediglich Hinweise auf mögliche Überschreitungen.

Der Ansatz des zu entwickelnden Monitoringsystems ist die synchrone Bestimmung des DNA/RNA-Verhältnisses zusammen mit charakteristischen Stoffwechselprodukten im Wasser. Durch systematische Untersuchungen sollen zuverlässige und genaue Korrelationen zur Anzahl der Lebendorganismen entwickelt werden. Durch die Wahl der Photoakustikspektroskopie als empfindliches Messverfahren, sollen die erforderlichen geringen Bestimmungsgrenzen realisiert werden können.

Im IUTA wird eine Technikumsanlage konzeptioniert, aufgebaut und betrieben, in der die von der HHU entwickelte Analysemethode adaptiert und auf die spezifische Fragestellung der Ballastwasserbehandlung angepasst wird. Eine Herausforderung ist die Unterscheidung der detektierten Organismen nach den IMO-Kriterien, z. B. der Größe. Dafür wird von Boll & Kirch ein spezieller Filter entwickelt, der in das Analysesystem eingebunden wird. Digitronic entwickelt angepasste elektronische Komponenten, um das Monitoring-System auf die spezifischen Anforderungen der späteren Anwendung maßzuschneidern.