Revolutionäres System produziert Energie für den Heimgebrauch und heizt oder kühlt das Haus

Der stetig steigende Energieverbrauch wird uns in Zukunft vermehrt innovative Lösungen für die Energieproduktion abverlangen. Ein innovativer Ansatz kommt von der University of Newcastle und der australischen Firma Infratech: Ein etwa kühlschrankgroßes Gerät soll genug Energie für einen normalen Haushalt produzieren, diese speichern können und nebenbei noch dazu eingesetzt werden, das Haus zu kühlen oder zu wärmen. Das Chemical Looping Energy-on-Demand System (CLES) getaufte Gerät basiert auf chemische Prozesse und kombiniert grob gesagt einen Generator mit einer Batterie.

Bild: University of Newcastle

Durch eine Redoxreaktion wird Strom produziert

Das CLES basiert auf eine Erfindung von Professor Behdad Moghtaderi von der University of Newcastle, die von Anfang an in Zusammenarbeit mit Infratech unter dem CEO Rajesh Nellore entstand. Infratech unterstützte Moghtaderi bei der technischen Entwicklung des Systems und entwickelte die Pläne, um das Gerät zu kommerzialisieren.

Das CLES kann entweder Strom mit Hilfe von Erdgas produzieren oder diesen aus dem Stromnetz oder einem Solar- oder Windsystem ziehen und für den späteren Gebrauch speichern. Das komplette System basiert dabei auf eine Redoxreaktion. Dabei wird ein Behälter mit speziell gemischten Partikeln eingesetzt, die zyklisch Elektronen dazugewinnen und wieder verlieren. Wenn diese Partikel oxidieren, heizen sie sich auf und produzieren so Wasserdampf, der eine Turbine antreibt, mit der Elektrizität produziert wird. Während der folgenden Reduktion der Partikel wird Sauerstoff freigesetzt, der im Anschluss eingesammelt und weiterverwendet werden kann.

„Reduction is an endothermic process, so you basically consume energy to get it done, whereas oxidation is an exothermic process, you actually produce a lot of heat from the reaction. So by managing this cycle, we provide energy to the reduction step using an energy source, which could be natural gas, could be off-peak electricity, or could be electricity from renewables like solar or wind“, erklärt Moghtaderi.

CLES wärmt oder kühlt auf Wunsch

Die bei der Reaktion entstehende Wärme kann eingefangen und direkt verwendet werden, um ein Gebäude zu heizen oder warmes Wasser zu produzieren. Mit Hilfe eines separaten Zusatzgerätes kann die Wärme auch eingesetzt werden, um ein Gebäude zu kühlen. Bei Bedarf kann der komplette Prozess auch so verändert werden, dass er nutzbaren Wasserstoff produziert.

Bild: University of Newcastle

Welche Partikel dabei in dem Gerät genau zum Einsatz kommen ist ein Geheimnis, dass von den Erfindern gut bewacht wird. Es ist lediglich bekannt, dass die Partikel natürlich vorkommen und deshalb verhältnismäßig günstig sind. Nach Aussage der Erfinder liegt der Preis bei etwa 100 Euro pro Tonne. Der Bedarf eines einzelnen CLES-Gerätes ist deutlich geringer als das. Die Füllungen werden in einer Art großen Patrone geliefert, die alle 6-24 Monate getauscht werden muss.

Energiespeicher oder Energy-on-Demand-System

Das CLES-System kann entweder als Energiespeicher oder als Energy-on-Demand-System verwendet werden. Im zweiten Modus macht CLES ein Gebäude vom Stromnetz unabhängig. Zwar benötigt das System Erdgas, um die Redoxredaktion am Leben zu erhalten, aber dieses kann in größeren Mengen gelagert werden und ist ein günstiger Rohstoff – insbesondere um Vergleich zu elektrischer Energie aus dem Stromnetz. Die Effizienz im Betrieb mit Erdgas liegt bei etwa 45 Prozent – wobei die Wärme, die wieder eingefangen und weiterverwendet wird, nicht eingerechnet ist.

Der nebenbei anfallende Sauerstoff kann in der Theorie gesammelt und weiterverkauft werden. Ähnliches gilt für den bei Bedarf anfallenden Wasserstoff, wobei insbesondere einzelne Haushalt für diesen Momentan noch recht wenig Verwendung haben. In einer Zukunft mit durch Brennstoffzellen betriebenen Autos könnte sich das aber in Zukunft ändern.

Die kleine Version des Systems soll nächstes Jahr erhältlich sein

Um das System zu demonstrieren, haben die Erfinder in der Nähe von Newcastle in Australien ein kleines Kraftwerk nach dem selben Prinzip gebaut. Dieses hat etwa die Größe eines Schiffscontainers und produziert 720 kWh Energie pro Tag, was genug für ein kleines Krankenhaus oder 30-40 Eigenheime ist. Das System kann beliebig hochskaliert werden, aber momentan liegt der Fokus der Forscher darauf, es zu verkleinern, sodass es auch in einzelnen Häusern eingesetzt werden kann.

„We’re working on a miniaturized version for small residential applications. We’re basically trying to compact everything that we’ve got, in terms of reactors, all the vessels, the moving machinery, everything, to the size of a small fridge. Then you can actually make use of the advantages of the system on an individual residential building„, so Moghtaderi.

Ziel ist es, das System so zu modifizieren, dass es etwa 24 kWh am Tag produziert und dabei nicht größer als ein Kühlschrank ist.

In der größeren Variante soll das System bereits in der zweiten Hälfte des Jahres 2017 erhältlich sein. Bis die miniaturisierte Version in den Handel kommt, dürften noch etwa 18 Monate vergehen.

via University of Newcastle, Infratech