Seit zwei Jahren arbeiten die Forscher und Forscherinnen des SPF Instituts für Solartechnik der Ostschweizer Fachhochschule (Ost) bereits im Auftrag des Bundesamtes für Energie (BFE) an der Strom- und Wärmeproduktion aus Aluminium. Nun wurde das Projekt mit dem Innovationspreis der Stiftung Futur ausgezeichnet.
Das Projekt ist die technische Antwort auf die Herausforderungen des Klimawandels und soll in Zukunft Heizöl und Erdgas in Gebäuden überflüssig machen. Zusätzlich zum Wärmebedarf der Gebäude im Winter kann Aluminium gleichzeitig elektrische Energie liefern. Zusammen mit der solaren Wärme- und Stromgewinnung auf dem Dach und einer Wärmepumpe können so auch Gebäude, die nicht an ein Wärme- oder Erdgasnetz angebunden sind, im Winter vollständig mit vor Ort produzierter Energie beheizt und mit Strom versorgt werden.
In der dafür nötigen Gebäudetechnik dient Aluminium als Energieträger, denn es ist ein idealer Energiespeicher. Weder Kohle, noch Mineralöle oder Methan haben eine vergleichbar hohe volumetrische Energiedichte.
Aluminium kann pro Kubikmeter Volumen etwa ein Viertel mehr Energie speichern als Kohle. Über Elektrolyse-Verfahren ist es möglich, überschüssigen erneuerbaren Strom in Form von Aluminium zu speichern. Mit 500 Kilogramm Aluminium wiederum kann ein modernes Einfamilienhaus, das zusätzlich zu PV-Anlage und Wärmepumpe mit einem Aluminiumkonverter und einer Brennstoffzelle ausgerüstet ist, auch im Winter zu 100 Prozent mit erneuerbarem Strom und Wärme versorgt werden.
Das Prinzip dahinter: Das Aluminium oxidiert im Konverter zu Aluminiumhydroxid. Dabei entstehen Wärme und Wasserstoff. Letzterer wird via Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt.
Dass das Verfahren funktioniert, wurde im Labor an der HSR nachgewiesen. Am SPF Institut für Solartechnik wird vom Projektteam nun ein grösserer Prototyp für die Produktion von Wärme- und Strom aus Aluminium gebaut und in Betrieb genommen, um das Verfahren unter realitätsnahen Bedingungen zu testen und zur Marktreife zu bringen.
Preisträger Prof. Dr. Andreas Häberle, Institutsleiter SPF Institut für Solartechnik, zeigte sich bei der Preisverleihung stolz und optimistisch: «Das könnte ein Gamechanger für die Energiestrategie 2050 der Schweiz werden.» Denn die grösste Herausforderung der Energiewende sei die «Speicherung von sommerlichen Überschüssen aus Erneuerbaren Energien für den vergleichsweise höheren Bedarf im Winter».
Dieses ungelöste Problem könnte durch einen Energiespeicherzyklus auf der Basis von Aluminium elegant gelöst werden. Beim “Umsetzen” des Aluminiums entsteht Aluminiumhydroxid, das wiederum als Rohstoff für die Produktion von neuem Aluminium zurück in die Herstellung von neuem Aluminium fliessen kann. So würde ein geschlossener und klimafreundlicher Rohstoff- und Energiekreislauf möglich. Und das Beste: «Wir haben das Ganze durchgerechnet und es wäre nicht einmal viel teurer, als unsere heutige Energieversorgung – dabei aber viel klimafreundlicher», so Häberle.