Kemisk opbevaring af vedvarende energi

I 2050, 80 procent af elkraften i Tyskland skal være baseret på vedvarende ressourcer. For at nå dette mål, det er påkrævet at lagre elektrisk kraft i form af kemiske energibærere. Inden for prioritetsprogrammet "Katalysatorer og reaktorer under dynamiske betingelser for energilagring og konvertering" (SPP 2080, DynaKat) finansieret af German Research Foundation (DFG), tolv store forskningskonsortier undersøger, hvordan katalytiske reaktionssystemer opfører sig under sådanne forhold. Det prioriterede program koordineres af Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Bortset fra biomasse, sol og vind er de vigtigste bærere af vedvarende energi, men deres tilgængelighed svinger betydeligt. På blæsende og solrige dage, mængden af ​​elektrisk strøm, der overstiger den mængde, der kan føres ind i nettet. Denne overproduktion af vindkraft og solcelleanlæg kan lagres i kemikalier. Senere, elektrisk strøm kan gøres tilgængelig igen, eller kemikalierne kan bruges som bæredygtige råvarer til produktion af brændstoffer eller platformmolekyler til den kemiske industri.

Til omdannelse af kuldioxid eller hydrogen til energilagringsmolekyler, såsom metan, kulbrinter, eller alkoholer, katalysatorer, elektrokemiske celler, og reaktorer er påkrævet. Imidlertid, indflydelse af dynamiske ydre forhold på katalytiske reaktionssystemer for eksempel forårsaget af svingende vind- og solenergi, har næppe været undersøgt. "Men vi ved, at strukturen af ​​faste katalysatorer og, derfor, deres katalytiske aktivitet kan variere betydeligt under ændrede reaktionsbetingelser. Dette er et meget fascinerende videnskabeligt emne, "siger professor Jan-Dierk Grunwaldt fra KIT's Institutes for Chemical Technology and Polymer Chemistry (ITCP) og Catalysis Research and Technology (IKFT). Indehaveren af ​​formanden for kemisk teknologi og katalyse koordinerer DFG Priority Program SPP2080 DynaKat, hvor, bortset fra KIT, en række kendte forskningsinstitutioner fra hele Tyskland er involveret, ligesom Forschungszentrum Jülich, TU München, og flere Max Planck -institutter, herunder Fritz Haber Institute i Berlin. Opstartsmødet med mere end 70 deltagere fandt sted i Karlsruhe i februar i år. De tolv tværfaglige, landsdækkende forskningsprojekter er opdelt i 34 delprojekter. Syv af disse delprojekter udføres af KIT -institutter, nemlig, ITCP, IKFT, og Institute for Micro Process Engineering (IMVT). DFG vil finansiere DynaKat -prioriteringsprogrammet, der er planlagt til en varighed på seks år med 8,5 mio. EUR i tre år i første omgang. Den institution, der tiltrak det største antal projekter inden for SPP2080, er KIT.

"Vi vil forstå og derefter optimere de katalytiske materialer til effektivt at blive brugt under dynamiske forhold, "siger Dr. Erisa Saraçi, seniorforsker ved IKFT og medarrangør af kickoff-mødet på KIT. Til dette formål, alle processer studeres fra fænomenerne på katalysatorens atomniveau til den rumlige fordeling af foderkoncentrationer og til temperaturvariationer på reaktorniveauet. For en grundlæggende forståelse af processer og udvikling af nye materialer og reaktordesign, klassisk, etablerede eksperimenter samt nyeste spektroskopiske metoder og modelleringsmetoder anvendes.

Integration af forskere i en tidlig karriere spiller en vigtig rolle i DynaKat DFG Priority Program. Hos KIT, et blokkursus om "Teknologier og ressourcer til vedvarende energier:Fra vind og sol til kemiske energibærere" tilrettelægges for interesserede studerende og ph.d. -forskere. "I forskning, du kommer ikke videre uden netværk og teamarbejde, da de enkelte deldiscipliner er meget komplekse, "siger Sebastian Weber, ph.d. -forsker i IKFT/ITCP. Både Saraçi og Weber understreger vigtigheden af ​​at udveksle og kombinere tværfaglig ekspertise. "Det handler om bundlekompetencer og fremme emnet i Tyskland for at nå en ledende position på internationalt plan, ”siger programkoordinator Grunwaldt.