Ameisensäuregenerator als Rückgrat für die elektrifizierte Baustelle

Immer mehr Baustellenausrüstungen werden elektrisch betrieben, was jedoch wenig Vorteile für die Umwelt mit sich bringt, wenn das Aufladen über einen stinkenden Dieselgenerator erfolgt. Der Ameisensäure-Generator bietet eine Lösung. Das Tanken kostet zwar etwas mehr, aber dafür hat man eine umweltfreundliche Energiequelle.

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Die Baustelle von De Groene Boog wird bald über den ersten „Hydrozine-Generator“ verfügen. Voorbij Funderingstechniek, die dort an einem neuen Abschnitt der A16 arbeiten, werden ihre elektrischen Geräte mit dem DENS X2 aufladen: einen Midi-Bagger, eine Ankerbohrmaschine, eine Maschine für Hochgeschwindigkeitspfähle und eine 20-Tonnen-Schaufel. „Bei diesen Arbeiten bildet unser Generator das Rückgrat der Baustelle, er versorgt alle elektrischen Maschinen mit Energie“, sagt Max Aerts vom Lieferanten Dutch Energy Solutions (DENS) stolz. „Die Ladeinfrastruktur ist die große Herausforderung der elektrifizierten Baustelle. Und wir haben eine Lösung dafür“.

Der Generator, den er mit seinem Start-up-Unternehmen in Helmond entwickelt hat, wird mit Hydrozin, besser bekannt als Ameisensäure, betrieben. Dabei handelt es sich um einen flüssigen Wasserstoffträger, der gegenüber gasförmigem Wasserstoff den großen Vorteil hat, dass kein Kompressor oder schwere Drucktanks für die Speicherung benötigt werden.

Hydrozin enthält 53 Gramm Wasserstoff pro Liter und kann durch Zugabe von CO2 nach der Elektrolyse von Wasser hergestellt werden. Der von DENS entwickelte Generator ist mit einer Brennstoffzelle ausgestattet. Nachdem der Generator der Ameisensäure den Wasserstoff entzogen hat, wandelt diese Brennstoffzelle ihn in saubere elektrische Energie um. „Der Prozess ist vergleichbar mit einem Mentos in einer Colaflasche“, sagt Aerts, „das Gas, das freigesetzt wird, wenn es anfängt zu blubbern, wird aufgefangen und von der Brennstoffzelle in Strom umgewandelt“.

Das Tanken ist einfach. Ameisensäure ist ein flüssiger Kraftstoff, der einfach in Kunststofftanks auf die Baustelle kommt. Man muss sie nur in den 6000-Liter-Tank kippen. Der Generator von DENS liefert eine Nennleistung von 20 kW und verfügt über eine 60 kWh-Batterie. „Wenn er 24 Stunden am Tag läuft, kann er etwa 480 kWh saubere Energie pro Tag erzeugen“, sagt Aerts. „Das ist genug, um alle Geräte von Voorbij zu betreiben.“ Urban Mobility Systems (UMS) ist an dem Projekt als Lieferant der Batteriesysteme beteiligt und für die Elektrifizierung der Geräte verantwortlich.

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Geschlossener Kohlenstoffkreislauf

Der innovative Generator ist ziemlich durstig. Pro Minute fließt fast ein Liter Ameisensäure durch. Das liegt daran, dass ein Liter Ameisensäure nur ein Fünftel der in einem Liter Diesel enthaltenen Energiemenge (10 kWh) enthält. Die bei dem Prozess freigesetzten Abfallprodukte sind Wasserdampf und CO2. Dennoch ist der Ameisensäuregenerator CO2-neutral, erklärt Aerts. „Man fügt zunächst CO2 hinzu, um Ameisensäure herzustellen, und gibt es dann wieder ab, wenn man sie verwendet. Es handelt sich also um einen geschlossenen Kohlenstoffkreislauf, in dem das Kohlendioxid als Verpackung fungiert“.

Weitere Emissionen sind beim Ameisensäure-Generator nicht beteiligt. Es wird kein Stickstoff, Schwefeloxid oder Feinstaub freigesetzt und das Gerät läuft „flüsterleise“. Das liegt daran, dass die Energieerzeugung kein Verbrennungsprozess ist, sondern das Ergebnis einer chemischen Reaktion.

DENS hat große Pläne für seine Innovation. Die ersten vier Generatoren werden von verschiedenen Bauunternehmen erprobt. „Aber wir erwarten, dass wir in diesem Jahr Dutzende weitere liefern werden“, sagt Aerts.

Die Ambitionen gehen sogar noch weiter. Gemeinsam mit UMS untersucht das Unternehmen, ob es möglich ist, Baumaschinen mit einem Hydrozine-System auszustatten. Denn dann müssen sie den Generator nicht mehr aufladen, sondern können ihn einfach auftanken. Das kann eine interessante Option sein, vor allem für schwerere Geräte. „Der Grund dafür ist, dass man so viele Batterien benötigen würde, dass ein mobiler Hydrozine-Antrieb praktischer, effizienter und billiger ist“, sagt Aerts. „Anstelle von austauschbaren Akkupacks bekommt man also austauschbare Hydrozine-Packs.“ Ein schwerer Bagger könnte mit einem solchen modularen System kontinuierlich arbeiten. Dass dies möglich ist, haben die Gründer von DENS bereits als Studenten an der Technischen Universität Eindhoven bewiesen. Damals bauten sie für die VDL Groep ein Ameisensäure-System für einen Bus.

Der Einsatz eines Hydrozine-Generators ist teurer als ein Dieselgenerator, die Kosten pro kWh sind etwa doppelt so hoch, schätzt Aerts. „Wenn man jedoch die sozialen Kosten von Feinstaub, CO2 und Stickstoff einbezieht, die beim Dieselverbrauch freigesetzt werden, ist es billiger. „Er geht davon aus, dass die Kosten stark sinken werden, wenn der Markt für elektrische Baumaschinen wächst und die CO2-Abscheidung sich durchsetzt. „Dies kann insbesondere bei schweren Baumaschinen von Bedeutung sein, da Hydrozin ein viel effizienterer Energieträger ist als Wasserstoff.

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Team FAST

Dutch Energy Solutions (DENS) wurde vor fünf Jahren an der Technischen Universität Eindhoven als Team FAST gegründet. Dieses Studententeam baute in Zusammenarbeit mit VDL ein Konzeptsystem für einen Bus, in dem ein Elektromotor mit Ameisensäure mit Energie versorgt wurde. Am Ende dieses Projekts hat das Team das System zu einem stationären Generator für Baustellen weiterentwickelt. Dieser wurde als Generator auf einer BAM-Infrastrukturbaustelle beim Bau der N211 bei Poeldijk, der ersten CO2-negativen Straße in den Niederlanden, getestet.

Im Jahr 2018 wurde das Studententeam als unabhängiges Start-up am Automotive Campus in Helmond fortgeführt.

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