Aufbau der ESI-Plattform
Der Weg in eine nachhaltige Energiezukunft führt über die Integration neuer erneuerbarer Energien aus Sonne, Wind oder Biomasse. Auf der ESI-Plattform (ESI steht für englisch „Energy System Integration“) können Forschung und Industrie vielversprechende Lösungsansätze in ihren komplexen Zusammenhängen testen.
Die ESI-Plattform ist modular aufgebaut und lässt sich an den Forschungsbedarf adaptieren. Als grundlegende Infrastruktur stellt sie die Versorgung mit Strom und Gasen sicher, die für verschiedene Energieumwandlungsprozesse benötigt werden. Dazu gehören allen voran Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid. Aber auch andere Gase wie Kohlenmonoxid und Methan können bei Bedarf zur Verfügung gestellt werden.
Vielseitiger Wasserstoff
Ein Schlüsselelement ist der Wasserstoff, der über einen sogenannten Elektrolyseur hergestellt wird. Im Elektrolyseur wird Strom dazu genutzt, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Beide Gase werden in Drucktanks gespeichert. Der Wasserstoff wird auf der ESI-Plattform unter Zugabe von Kohlendioxid zu synthetischem Erdgas (Methan) verarbeitet oder direkt wieder, zusammen mit Sauerstoff oder Luft, zu Strom umgewandelt. Sämtliche dafür notwendige Anlagenkomponenten sind auf der Plattform untergebracht, darunter auch eine Anlage zum Trocknen und Reinigen des Wasser- und Sauerstoffs aus dem Elektrolyseur.
Methanisierung im Pilotmassstab
Aber auch Kohlenmonoxid – wie es zum Beispiel durch Vergasung von Holz entsteht – lässt sich mit Hilfe von Wasserstoff in Methan umwandeln. Für die Untersuchung der Umwandlung von Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid zu Methan (Methanisierung) stehen zwei Anlagen zur Verfügung. Eine mobile, fernsteuerbare Anlage erlaubt die Methansynthese im kleinen Massstab und lässt sich bei Bedarf auch zu industriellen Anlagen wie etwa einer Biogasanlage transportieren. Ihre Leistung liegt bei 10 Kilowatt, pro Stunde kann ein Kubikmeter Methan produziert werden. Die ESI-Plattform bietet aber auch eine Methanisierungsanlage mit einer Leistung von 160 Kilowatt an. Mit ihr lassen sich auf industrielle Massstäbe hochskalierbare Ergebnisse erzielen.
Brennstoffzellen im Test
Zudem wird auf der ESI-Plattform der im Elektrolyseur hergestellte Wasserstoff und Sauerstoff dazu verwendet, vom PSI mitentwickelte, vorkommerzielle Brennstoffzellen-Systeme zu testen. Das Ziel ist beispielsweise zu zeigen, wie effizient die direkte Rückverstromung über die mit reinem Sauerstoff betriebenen Brennstoffzellen sein kann. Ferner gilt es zu erproben, wie dynamisch solche Systeme eingesetzt werden können, um Schwankungen im Stromnetz auszugleichen.
Erweiterbare, mobile Container-Stationen
Die ESI-Plattform ist erweiterbar und bietet Platz für verschiedene Versuchsanordnungen. Diese werden in Containern untergebracht, die sowohl fix installiert als auch mobil konzipiert sein können –wie die bereits erwähnte mobile Methanisierungsanlage. Mit mobilen Containern lassen sich Verfahren sowohl auf der ESI-Plattform als auch bei Anlagen anderorts testen. Das bietet sich insbesondere auch für Verfahren an, die mit flüssiger Biomasse – etwa aus landwirtschaftlichen Abfällen oder Klärschlamm – arbeiten. Hier ist es oft einfacher, das Verfahren zur Biomasse zu bringen, als umgekehrt.
