Für das Projekt A-STEAM (Aluminum STEAM combustion for clean energy) wurde Professor Christian Hasse mit einem renommierten Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats (European Research Council – ERC) ausgezeichnet. Das Projekt befasst sich mit der Erforschung von Aluminium als Energieträger und wird über fünf Jahren mit rund 2,5 Millionen Euro gefördert.
Aluminiumpulver ist besonders energiedicht und wird beispielsweise in den Boostern der Ariane 5 Rakete verwendet. Diese hohe Speicherkapazität kann man sich für einen hochinnovativen Ansatz zur Dekarbonisierung der Industrie zunutze machen. Dabei wird Aluminium mit Wasserdampf bei hohem Druck oxidiert. Es entstehen on-demand zwei hochwertige Produkte: Hochtemperaturwärme bis 1000°C und Wasserstoff, welche etwa für die Stromproduktion oder für Synthesen in der chemischen Industrie genutzt werden können. Anders als bei herkömmlichen Verbrennungsprozessen mit Sauerstoff ermöglicht die Dampfoxidation niedrigere Flammentemperaturen und minimiert so die Entstehung schwer zu handhabender Aluminiumoxid-Nanopartikel.
Im Projekt A-STEAM werden Simulationen, Modellierung und Experimente kombiniert, um die grundlegenden Prozesse von unter Druck stehenden Aluminium-Dampf-Flammen zu erforschen – von einzelnen Partikeln bis hin zu turbulenten Flammen mit Millionen von Partikeln.
© A-STEAM
A-STEAM adressiert eine fundamentale Herausforderung der Wasserstoffwirtschaft: den energieintensiven und verlustbehafteten Transport von Wasserstoff bei extremen Bedingungen (-253°C oder >300 bar Druck). Stattdessen ermöglicht Aluminium als „Wasserstoffträger“ die sichere Lagerung und den Transport über bestehende Infrastrukturen, wobei Wasserstoff erst am Bestimmungsort bedarfsgerecht produziert wird.
Diese Eigenschaft macht Aluminium zu einem idealen Partner für Wasserstoff in einem technologieoffenen Energiesystem:
A-STEAM verkörpert das charakteristische „Darmstädter Modell“ der engen Verzahnung von Simulation und Experiment. Professor Hasse und sein Team am Fachgebiet Simulation reaktiver Thermo-Fluid Systeme (STFS) entwickeln hochauflösende numerische Modelle, die den gesamten Skalenbereich von einzelnen Mikrometer-Partikeln bis zu turbulenten Flammen mit Millionen von Partikeln abdecken. So werden die grundlegenden Prozesse von unter Druck stehenden Aluminium-Dampf-Flammen erforscht.
Die methodische Herangehensweise umfasst:
© A-STEAM
Die resultierende numerisch-experimentelle Referenzdatenbank zu Aluminium-Dampf-Flammen zusammen mit wissenschaftlich fundierten Best-Practice-Leitlinien für zukünftige Aluminium-Brenner, wird die Community im Bereich der metallischen Energieträger stärken und die zukünftige Systementwicklung sowie die Umsetzung dieser CO2-freien Technologie unterstützen.
A-STEAM entwickelt systematisch die wegweisenden Erkenntnisse des Clusterprojekts Clean Circles weiter. Während Clean Circles die Grundlagen für eisenbasierte Energiespeicher legte, erweitert A-STEAM das Spektrum auf Aluminium – für andere Anwendungsfälle und mit noch höherer Energiedichte.
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2024 - 2029
Aluminium-Dampf-Verbrennung für CO₂-freie Energiegewinnung
Wissenschaftliche Grundlagen für kommerzielle Aluminium-Energiesysteme
Hochauflösende Simulation gekoppelt mit maßgeschneiderten Experimenten
Prof. Dr.-Ing. Christian Hasse, TU Darmstadt
