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. Inno&shyvationspreis 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 Preis&shyträger 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 Wasser&shystofftechnologie. Das Unternehmen mit Sitz in Berlin-Adlershof hat neue Plasma-Anwendungen zur Herstellung von grünem Wasserstoff und Industrie&shygasen aus Reststoffen entwickelt. Damit lässt sich das Energiepotenzial von organischen und anor&shyganischen 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 Wärme&shyversorgung 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 Bus&shyantrieb 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.

Unternehmens&shygruppe Energie&shyversorgung Mittel&shyrhein: 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: Opti&shymierung der Wasserstoff&shyproduktion 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: Brennstoff&shyflexibles 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 Inno&shyvationspreis bereits zum 21. Mal verliehen. Fünf Projekte wurden ausgezeichnet. Eine Zusammenfassung aller Finalisten- und Gewinner&shyprojekte finden Sie in unserer Broschüre.