CLEAN CIRCLES
Metalle als Träger erneuerbarer Energie in einer klimaneutralen Kreislaufwirtschaft

In einem einzigartigen Forschungsansatz sollen Eisen und seine Oxide in einem Kreislauf als kohlenstofffreier chemischer Energieträger für erneuerbare Energie genutzt werden (siehe Abbildung rechts). Erneuerbare Energie wird genutzt, um Eisenoxide über einen thermochemischen oder elektrochemischen Prozess zu reduzieren (Speicherung, Reduktion). Örtlich und zeitlich getrennt davon kann elementares Eisen oxidiert werden, um thermische Energie zur Stromerzeugung freizusetzen (Freisetzung, Oxidation). Auf diese Weise kann erneuerbare Energie in großen Mengen gespeichert, transportiert und CO2-frei zur Verfügung gestellt werden, eine bisher ungelöste zentrale Herausforderung der Energiewende unter sich verändernden politischen Rahmenbedingungen.

Eisen als Energieträger hat hervorragende physikalisch-chemische Eigenschaften in Bezug auf Transport, Speicherung und Energienutzung. Wind- und sonnenreiche Standorte innerhalb und außerhalb Deutschlands können in eine CO2-freie Kreislaufwirtschaft zur kostengünstigen Erzeugung und Nutzung von regenerativem Strom eingebunden werden. Für die Realisierung dieser umweltfreundlichen Lösung muss die enge und komplexe Kopplung von ingenieur-, natur-, politik- und wirtschaftswissenschaftlichen Fragestellungen berücksichtigt werden.

Für die Reduktion und Oxidation von Eisen(oxid) müssen zunächst chemische (heterogene) Reaktionen und deren Kopplung an Transportprozesse für isolierte Prozesse und einzelne Partikel verstanden werden. Reaktionsratenbestimmende Phänomene sind der Wärme- und Stoffübergang zwischen Partikeln und der umgebenden Gasphase sowie die Kinetik der heterogenen Partikeloberflächenreaktion. Diese Prozesse werden stark von den Umgebungsbedingungen (Temperatur, Zusammensetzung der Gasatmosphäre) und den Partikeleigenschaften (Partikelgröße, Phase, Porosität, etc.) beeinflusst. Dementsprechend ist eine räumlich und zeitlich aufgelöste experimentelle und numerische Analyse der Oxidations- und Reduktionsphänomene erforderlich, um das grundlegende Verständnis zu verbessern.

Weitere Informationen sind auf der Website des Cluster-Projekts zu finden.