Preisträger 2020 für Innovation und Klimaschutz

Unter der Schirm­herr­schaft des Bundes­minis­teri­ums für Wirt­schaft und Energie wurden am 4. November 2020 inno­vative Konzepte zur Nut­zung der viel­seitigen Energie­träger Gas und grünem Gas aus­ge­zeichnet. Getragen wurde der 20. Inno­vations­preis der deutschen Gas­wirt­schaft von den vier Ver­bänden ASUE, BDEW, DVGW und Zu­kunft Gas sowie dem Partner Winter­shall.

Aus fast 80 ein­ge­reich­ten Be­wer­bungen ent­schied sich die Jury unter der Lei­tung von Prof. Dr. Frank Behrendt, TU Berlin, für fünf Pro­jekte. Die Preis­träger­innen und Preis­träger 2020 zeigten ins­be­sondere die Poten­ziale und Ein­satz­mög­lich­keiten von Gas für die Trans­for­mation des Energie­systems.

Graforce GmbH: Emissionsfreie Heizung mit negativer CO2-Bilanz

Die Graforce GmbH ist ein Spe­zialist für nach­haltige und wirt­schaft­liche Wasser­stoff­tech­no­logie. Das Unter­nehmen mit Sitz in Berlin-Adlers­hof hat neue Plasma-An­wen­dungen zur Her­stel­lung von grünem Wasser­stoff und In­dus­trie­­gasen aus Rest­stoffen ent­wickelt. Damit lässt sich das Energie­poten­zial von orga­nischen und anor­ga­nischen Ver­bin­dungen in indus­triellem Ab­wasser, Gülle, Kunst­stoff und Gasen nutzen. Das inter­dis­zipli­näre Graforce-Team aus Physiker:innen, Ingenieur:innen und Konstrukteur:innen sieht in der Plas­malyse mit Strom aus erneuer­ba­ren Ener­gien eine Schlüssel­kompo­nente zur Klima­gas­redu­zie­rung.

Wärme­­erzeu­gung mit nega­tiver CO2-Bilanz

Das Projekt „MOA-H2eat“ ermög­licht dem Mercure Hotel MOA Berlin eine Wärme­­ver­sor­gung mit nega­tiver CO2-Bilanz. Mit dem ener­gie­­effi­zienten Ver­fahren der Methan-Plasma­lyse wird Bio­methan in Wasser­stoff (H2) und Kohlen­­stoff (C) zer­legt. Aus dem Wasser­­stoff pro­du­ziert das Hotel mit modi­fizier­ten Brenn­­wert­­kesseln und BHKW emis­sions­­frei Energie. Der Kohlen­­stoff dient als Roh­stoff zur Asphalt­­her­­stellung und bleibt dauer­haft ge­bunden. Durch das Bio­­methan ent­zieht die Wärme­­ver­­sor­gung des Hotels der Atmos­phäre jähr­­lich bis zu 1.700 Tonnen CO2 und zeigt die Mög­lich­­keiten einer städt­ischen Ener­gie- und Wärme­­wende.

Jury­bewer­tung

Eine Wärme­ver­sorgung, die nicht nur kein CO2 aus­stößt, sondern sogar noch welches aus der Atmos­phäre bindet – dies ist der Graforce GmbH durch die neuartige Kombi­nation von Methan-Plasma­lyse, H2-Gas-Brenn­wert­kesseln und Photo­voltaik unter Ver­wendung von regene­rativem Bio­methan im Berliner Mercure Hotel MOA gelungen. Ein Ansatz, der den Wärme­markt ein Stück weit revolu­tioniert und zur dezentralen Dekarboni­sierung beiträgt.

CM Fluids AG: CO2-neutraler Bus­­antrieb mit Bio-LNG: Upgrade für Diesel­busse

Die CM Fluids AG gibt Bio­­gas­­anlagen auch nach Ab­laufen der EEG-För­de­rung eine wirt­schaft­­liche Pers­pek­tive. Ge­gründet von Unter­­nehmern und Exper­ten der Bio­­gas­­branche be­treibt das Unter­­­nehmen Ver­­­flüssi­­­gungs­­­anla­gen und widmet sich der Ver­­mark­tung von flüs­sigem Bio-Kohlen­­dioxid und ver­flüssig­tem Bio­methan (Bio-LNG). Ein weiteres Geschäfts­feld ist die Um­­rüs­tung von Nutz­­fahr­­zeugen auf einen eigenen gene­rator­­elek­trischen An­trieb. Als ersten Koope­ra­tions­­­partner für den Ein­­bau hat CM Fluids mit der Flug­­hafen München GmbH den acht­­größ­ten Flug­­hafen Europas gewonnen.

Um­rüstungs-Kit Diesel-Busse

Das Projekt nimmt die Um­­rüs­tung von Bussen mit Diesel­­motor auf einen mit ver­­flüssig­tem Bio­­methan (Bio-LNG) be­triebe­nen seriellen Hybrid­­antrieb in den Fokus. In einem Bus des Flug­­hafens München lädt nun ein Gas­­motor eine Batterie auf. Sie treibt über Achs­­naben­­motoren den Bus an. Dieser in­direkte An­trieb er­möglicht dem Motor immer das opti­male Dreh­­zahl­­fenster, ver­längert seine Halt­­bar­­keit und re­duziert die Emis­sionen. Die Batterie speichert zudem die Brems­­energie des Busses. Der An­trieb lässt sich in allen Nutz­fahr­zeugen nach­rüsten. Der Ein­satz von Bio-LNG macht den Be­trieb klima­neutral.

Jury­bewer­tung

Verflüssigtes Bio­methan (Bio-LNG) statt Diesel als Antriebs­energie für bestehende Busse und Lkw nutzen? Das ist einfacher als gedacht, wie die CM Fluids AG mit ihrem Umrüs­tungs-Kit CMF Drive bewiesen hat. Der Clou ist ein indirekter Antrieb, der mittels Generator Strom für Elektro­motoren an den Achsen erzeugt. Dadurch arbeitet der Gasmotor emissions­arm im effizienten Leistungs­bereich und die Um­rüstung der Fahr­zeuge ist besonders leicht. Bei dem hohen Bestand an Diesel­fahr­zeugen eine echte Option für eine schnelle Verkehrs­wende.

Unternehmens­gruppe Energie­versorgung Mittel­rhein: Regionaler Gestalter der Energiewende

Die Unter­­­nehmens­­­gruppe Energie­­­ver­­sor­gung Mittel­­­rhein (evm) ist der größte Energie­­ver­­sorger in Rhein­­land-Pfalz. Er steht für eine zu­ver­­lässige Ver­­sor­gung der Kunden mit Öko­­­strom, Erd­­gas, Wärme, Trink­­­wasser, Tele­­kommuni­­­kation und ent­sprechen­­den Service­­leis­­tun­gen. Die evm handelt trans­­­parent, umw­elt­­­schonend und res­sourcen­­­orien­tiert und setzt sich zu­dem für das soziale En­ga­­­ge­­ment ein. Seit mehr als 20 Jahren stehen die Effi­zienz­­­stei­­ge­rung der Kraft-Wärme-Kopp­lung sowie die Stei­­­ge­rung des An­­teils grüner Gase im Ver­­sor­­gungs­­­netz durch kon­krete Maß­­nahmen im Fokus.

Gasnetz 2040: Verzahntes Maß­­nahmen-Bündel

Das „Gasnetz 2040“ ver­knüpft Einzel­­­maß­­nahmen zu einem ganz­­­heit­­lichen Konzept, um die Gas­­­wende regional zu ge­­stalten. Dazu arbeiten Energie­­ver­­sorger, Unter­­nehmen, Hoch­­­schulen und Bürger:innen zu­sammen. Das Spek­trum reicht vom Be­trieb einer Erd­­­gas­­­ent­­spannungs­­­turbine und Bio­­gas­­­anlagen mit angeschlos­­senen Ein­­speise­­an­lagen bis zur Netz­­­auto­­mati­­sierung und der Ge­stal­­tung des Smart Grids. Aktuelle Pro­­jekte befassen sich mit der Wasser­­stoff­­­tech­no­logie von der Er­­­zeu­gung bis zur Nut­zung. Dazu zählen die Er­rich­­tung einer Power-to-Gas-Anlage sowie die Prü­­fung der System­­­kopp­lung von Strom- und Erd­­­gas­­netzen.

Jury­bewer­tung

Viele kleine Bau­steine ergeben ein nachhaltiges Ganzes: Die Unter­nehmens­gruppe Energie­ver­sorgung Mittel­rhein (evm-Gruppe) zeigt, wie eine konsequente Aus­richtung des eigenen Gas­netzes auf eine sichere und klima­neutrale Energie­versorgung aussehen kann. Die Ver­knüpfung der Einzel­maß­nahmen, Trans­parenz und die Einbindung von Unter­nehmen, Hoch­schulen und Bürger:innen schaffen ein regionales Energie­bewusst­sein. Die evm-Gruppe ist damit regionaler Ge­stalter der Gas­wende.

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, TU Dresden: Opti­mie­rung der Wasser­stoff­­pro­duk­tion von Elektro­lyseuren

Das Institut für Fluid­­dynamik des Helm­­holtz-Zen­trums Dresden-Rossen­­dorf hat das Ziel, Nach­haltig­­keit, Energie­­effi­zienz und Sicher­­heit indus­­triel­ler Pro­­zesse durch Grund­­lagen- und an­­ge­­wandte For­­schung zu ver­­bessern. Dem Projekt­­team um Dr. Gerd Mutschke und Pro­­fes­­sorin Dr. Kerstin Eckert, die gleich­­zeitig die Pro­fes­sur für Trans­­port­­prozesse an Grenz­­flächen am In­stitut für Ver­­fahrens­­technik und Umwelt­­technik der Tech­­nischen Uni­­ver­si­tät Dresden be­klei­det, ge­­hören die Wissen­­schaft­ler Aleksandr Bashkatov, Syed Sahil Hossain und Dr. Xuegeng Yang an.

Erfor­schung der Blasen­bildung in Elektro­lyseuren

Bei der Elektro­­lyse bildet sich der Wasser­­stoff in Gas­bläs­chen an den Elek­tro­den des Elektro­­lyseurs. Sie behindern den Strom­­fluss, der zur Spal­­tung des Wassers führt. Das Projekt MADAGAS unter­sucht, wie sich die Gas­­blasen früher lösen und auf­steigen können. Mög­­lich ist dies durch ein ver­bes­ser­tes Design der Elek­trode, einer Modi­­fika­­tion des pH-Wertes des Elektro­lyten oder eine separate Tem­pe­rie­­rung der Elek­­trode. Dadurch lassen sich die Wirkungs­­grade von Elektro­­lyseuren stei­gern und die ge­­speicher­­te Menge erneuer­­barer Ener­gie erhöhen. Ein Projekt zum Praxis­­test befindet sich in Vor­­be­rei­­tung.
Foto: HZDR, Stephan Floss

Jury­bewer­tung

Der Blick ins Detail kann großes bewirken: Lösen sich die Gas­blasen im Elektro­lyseur schneller, steigt der Wirkungs­grad und es lässt sich mehr Wind und Sonnen­energie speichern. Damit haben die Forscher des Helm­holtz-Zentrums Dresden-Rossen­dorf und der TU Dresden eine wichtige Grund­lage geschaffen, um den langfristig groß­skaligen Zubau an Elektro­lyse­kapa­zitäten zur Her­stellung von grünem Wasser­stoff preis­wert zu ge­stalten. Das trägt zur Lösung eines Kern­problems der Energie­wende bei: der Speiche­rung von regene­rativen Energien.

Robert Bosch GmbH: Brenn­stoff­­flexibles stationäres Brenn­stoff­zellen-System

Die Robert Bosch GmbH hat das selbst­­ge­setzte Ziel, Technik fürs Leben zu schaffen und damit die Lebens­­grund­­lage heuti­ger und künf­tiger Gene­ra­­tionen zu sichern. Im Be­reich der Ener­gie- und Ge­bäude­­technik bietet sie viel­fältige Lö­sungen zur Hei­zung, Klima­­ti­sie­­rung und Warm­­wasser­­berei­tung. Die Band­­breite der Heiz­lö­­sungen er­streckt sich von der Brenn­wert­technik über Solar­­thermie­­an­lagen und Wärme­­pum­pen bis hin zu Kraft-Wärme-Kopp­lungs­anlagen. Ein be­sonderes Po­tenzial sieht Bosch im Be­reich der hoch­­effi­zien­ten Brenn­­stoff­­zellen­­techno­­logie.

Strom­kraft­werk, das Wärme liefert

Das modular auf­ge­baute Fest­oxid-Brenn­­stoff­­zellen-System (SOFC-Brenn­stoff­­zelle), das Bosch an mehreren Unter­­nehmens­­­stand­or­ten testet, setzt neue Maß­­stäbe an Leis­tung und Flexi­­bili­tät. Es er­zielt eine elek­­trische Leis­­tung von 10 kWel und belegt damit ein leis­tungs­­tech­nisch bis­lang un­er­­schlos­senes Markt­­segment. Der elek­­trische Wirkungs­­grad liegt bei mehr als 60 Prozent, der Gesamt­wir­kungs­­grad bei mehr als 85 Prozent. Die SOFC-Brenn­stoff­­zellen lassen sich mit Erd­gas, Bio­­methan, Wasser­­stoff oder einer Mischung der Gase betreiben. Dabei ent­stehen weder Stick­­oxide noch Par­tikel im Ab­gas.

Jury­bewer­tung

Brenn­­stoff­­zellen­techno­­logie der nächsten Generation: Die SOFC-Geräte von der Robert Bosch GmbH lassen sich mit Erdgas, Bio­methan oder Wasser­stoff betreiben und erzielen einen elektrischen Wirkungs­grad von mehr als 60 Prozent. Mit dem stationären Brenn­stoff­zellen-System – das unter anderem einen der Werk­stand­orte mit Strom versorgt – erhält das Thema Kraft-Wärme-Kopplung neuen Schwung. Ein wichtiger Beitrag für das Energie­system der Zukunft.

Finalisten und Gewinner des Innovationspreises

Im Jahr 2020 haben die Ver­bände der deutschen Gas­wirt­schaft den Inn­vations­preis bereits zum 21. Mal ver­liehen. Fünf Pro­jekte wurden aus­ge­zeich­net. Eine Zu­sammen­fassung aller Fina­listen- und Ge­winner­­pro­jekte finden Sie in unserer Bro­schüre.