Der Inhalt der deutschen Patentanmeldung 10 2013 223 591.7 wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen.

Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zum Speichern und zum Freisetzen von Energie.

Aus dem Stand der Technik sind Stromerzeugungs-Einheiten bekannt, die elektrischen Strom aus regenerativen Energieformen erzeugen. Insbesondere dienen hierfür Photovoltaik- Anlagen, Windkraftwerke und/oder Wasserkraftwerke. Die Verfügbarkeit regenerativer Energien ist von meteorologischen Einflüssen abhängig und insbesondere nicht beeinflussbar und schwer vorhersagbar. Die Erzeugung von elektrischem Strom aus regenera- tiven Energien ist unstet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verfügbarkeit von elektrischem Strom, der insbesondere aus regenerativen Energieformen erzeugt worden ist, zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 1 1 und 12 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass eine Anlage zum Speichern von Energie eine Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung zum Speichern von Wasserstoff und eine Wärme -Vorrichtung zum Erzeugen und Speichern von Wärme aufweist. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung ermöglicht das Speichern von Wasserstoff, der in einer Wasserstofferzeu- gungs-Einheit erzeugt worden ist. Insbesondere ist die Wasserstofferzeu- gungs-Einheit als Elektrolyseur ausgeführt. Der Elektrolyseur ermöglicht die Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Der Elektro ly- seur kann beispielsweise alkalisch, sauer oder als PEM (polymer electroly- te membrane)-Elektrolyseur ausgeführt sein. Der Elektrolyseur kann auch ein Hochtemperatur-Elektrolyseur oder ein SOEC (Solid Oxide Electroly- sis Cell)-Elektrolyseur sein. Der SOEC-Elektrolyseur ist insbesondere di- rekt mit der Wärmespeicherungs-Einheit verbunden. Bei der thermischen Entladung der Wärmespeicherungs-Einheit kann die Wärmespeicherungs- Einheit Wasserdampf aufnehmen, der insbesondere von der Wasserstoffo- xidations-Einheit abgegeben wird. In einem energiearmen Zeitraum wird Wasser aus der Wasserstoffoxidations-Einheit unter Wärmefreisetzung ge- bunden. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung umfasst eine Belade - Einheit zum Beladen eines entladenen Trägermediums mit dem Wasserstoff. Der Wasserstoff kann vorteilhafterweise mit dem Trägermedium gemeinsam gehandhabt, also transportiert, gefördert und insbesondere gespeichert werden. Insbesondere ist der Wasserstoff an dem Trägermedium gebunden, insbesondere chemisch gebunden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, molekularen Wasserstoff zu handhaben. Die Handhabung von molekularem Wasserstoffs ist kompliziert und stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung umfasst eine Entlade-Einheit, mit der der Wasserstoff von dem beladenen Trägermedium wieder entladen wird. Der Entladevorgang in der Entlade-Einheit ermöglicht die Freisetzung des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium. Es ist Wärme erforderlich, um die Freisetzung anzutreiben und/oder zu unterstützen. Dazu ist die Wärme -Vorrichtung, insbesondere direkt und unmittelbar, mit der Entlade-Einheit verbunden. Die für das Entladen des Wasserstoffs erforder- liehe Wärme kann unkompliziert und verlustreduziert, insbesondere verlustfrei, bereitgestellt werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass Wasserstoff, der in der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung gespeichert ist und mittels der Entlade-Einheit freigesetzt wird, dazu verwendet werden muss, um die benötigte Wärme für das Entladen des Wasserstoffs aufzu- bringen. Beispielsweise dann, wenn der freigesetzte Wasserstoff, insbesondere in einer Polymerelektrolytmembran-(PEM-) Brennstoffzelle energetisch verwertet wird, weist die dadurch gebildete Wärme ein Temperaturniveau auf, das zu gering ist, um eine Freisetzung des Wasserstoffs aus der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung zu ermöglichen. Bei einer energetischen Verwertung von freigesetztem Wasserstoff in einer Brennkammer können dagegen Wirkungsgradverluste daraus resultieren, dass die Auskopplung von Wärme auf einem hohen Temperaturniveau Effizienzverluste innerhalb der Brennkammer bewirkt. Überraschenderweise wurde nun ge- funden, dass mit der zusätzlichen Wärme -Vorrichtung die zum Freisetzen des Wasserstoffs erforderliche Wärme, insbesondere zum erforderlichen Zeitpunkt und insbesondere mit dem erforderlichen Temperaturniveau, bereitgestellt werden kann. Dadurch ist die Strom-zu- Strom-Effizienz der Anlage verbessert. Die Wärme -Vorrichtung ermöglicht die Erzeugung und die Speicherung der hierfür erforderlichen Wärme. Insbesondere wird die Wärme während eines energiereichen Zeitraums in der Wärme- Vorrichtung erzeugt. Energiereich bedeutet, dass mehr Energie, insbesondere aus regenerativen Energieformen erzeugter elektrischer Strom, zur Verfügung steht, als verbraucht wird. Das bedeutet, es liegt ein Energie- Überschuss vor. Die überschüssige Energie kann als Wasserstoff mittels des Trägermediums in der Anlage gespeichert werden. Energiereich kann auch bedeuten, dass Energie zu vergleichsweise niedrigen Kosten verfügbar ist. Dagegen ist ein energiearmer Zeitraum dadurch gekennzeichnet, dass Energie in nicht ausreichender Menge oder nur zu vergleichsweise hohen Kosten verfügbar ist. Das bedeutet, es wird mehr Energie benötigt, als zur Verfügung steht. Die Wärme -Vorrichtung wird während des energiereichen Zeitraums thermisch beladen. Die Wärme-Vorrichtung ist insbesondere in der Lage, die Wärme über einen längeren, insbesondere unbegrenzten, Zeitraum zu speichern. Die Wärme ist insbesondere verlustfrei gespeichert. Im energiearmen Zeitraum kann die Wärme -Vorrichtung die gespeicherte Wärme wieder abgeben. Die Wärme -Vorrichtung wird in einen thermisch entladenen Zustand überführt. Die Wärme -Vorrichtung ist eine separate Vorrichtung und insbesondere separat von der Wasserstoffer- zeugungs-Einheit und/oder der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung ausgeführt. Die Wärme -Vorrichtung ist eine zusätzliche Vorrichtung der Anlage. Insbesondere ist die Wärme -Vorrichtung geeignet, Wärme durch Nutzung regenerativer Energieformen und/oder durch elektrischen Strom aufzunehmen.

Insbesondere ist es möglich, an einem ersten Ort und/oder zu einem ersten, insbesondere energiereichen, Zeitpunkt mittels einer ersten Teil-Anlage eine Wasserstoffbeladung und -speicherung zu ermöglichen. Diese erste Teil-Anlage umfasst insbesondere eine Wasserstofferzeugungs-Einheit zum Erzeugen von Wasserstoff und eine Belade-Einheit zum Beladen eines Trägermediums mit dem in der Wasserstofferzeugungs-Einheit erzeugten Wasserstoff. Insbesondere dient dazu LOHC-Trägermedium, das vorteilhaft gehandhabt, insbesondere gespeichert und/oder transportiert, werden kann. Eine zweite Teil- Anlage zum Freisetzen von Energie in Form von Wasserstoff umfasst eine Entlade-Einheit zum Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium und eine Wärme -Vorrichtung zum Erzeugen und Speichern von Wärme, wobei die Wärme-Vorrichtung mit der Entlade-Einheit zum Bereitstellen von Wärme verbunden ist. Die zweite Teil- Anlage ist insbesondere räumlich beabstandet, also an einem zweiten, von dem ersten Ort entfernten Ort, angeordnet. Das Freisetzen von Wasserstoff erfolgt insbesondere während eines zweiten, insbesondere energiearmen Zeitraums. Insbesondere umfasst die zweite Teil-Anlage eine Was- serstoffoxidations-Einheit, um den freigesetzten Wasserstoff am zweiten Ort zu verströmen. Am zweiten Ort wird elektrische Energie zur Verfü- gung gestellt. Die zweite Teil-Anlage kann als eigenständige Anlage zum Freisetzen von Energie in Form von Wasserstoff, insbesondere unabhängig von der ersten Teil- Anlage, eingesetzt und betrieben werden. Aufgrund der guten Transport- und Speicher-Eigenschaften von mit Wasserstoff belade - nem LOHC-Trägermedium kann Wasserstoff, der in der ersten Teilanlage erzeugt und an dem LOHC-Trägermedium chemisch gebunden worden ist, zu der zweiten Teil- Anlage an dem zweiten Ort transportiert werden. Der Transport kann in Tankfahrzeugen und/oder über ein dafür vorgesehenes Leitungssystem erfolgen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass bei der ersten Teil- Anlage eine Wärmevorrichtung vorgesehen ist. Mittels der Wärme-Vorrichtung kann die zweite Teil-Anlage, also die Anlage zum Freisetzen von Energie in Form von Wasserstoff, vorteilhaft betrieben werden. Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Wärme-Vorrichtung als thermo- chemischer Wasserstoffgenerator ausgeführt ist. Insbesondere weist der thermochemische Wasserstoffgenerator mindestens eine Metalloxid- Verbindung auf. Es ist auch möglich, dass mehr als eine Metalloxid- Verbindung vorgesehen ist. Insbesondere ist auch ein Gemisch aus mehre - ren Metalloxiden möglich. Die Metalloxid- Verbindung enthält insbesondere V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Ni, Zn, Ce, Zr, Mo und/oder W. Ein thermoche- mischer Wasserstoffgenerator ist beispielsweise aus der DE 10 2009 018 126 AI bekannt. Überraschend wurde aber nun gefunden, dass der thermochemische Wasserstoffgenerator als Wärmespeicher besonders geeignet ist, da thermische Ströme und stoffliche Ströme zwischen dem thermochemi- schen Wasserstoffgenerator und der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung, insbesondere der Entlade-Einheit, sich komplementär entsprechen. Dadurch kann der thermochemische Wasserstoffgenerator in Kombination mit der Entlade-Einheit der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung vorteilhaft betrieben werden. Weiterhin ist der thermische Wasserstoffgenerator geeignet, um Wärme in sehr großen Mengen aufzunehmen, um eine Metalloxid-Verbindung oder ein Metalloxid-Gemisch zu reduzieren, insbesondere in reines Metall oder ein vollständig reduziertes Metallgemisch zu überfüh- ren. Es ist also insbesondere auch möglich, dass eine lediglich teilsweise Reduzierung der Metalloxid- Verbindung oder des Metalloxid-Gemisches erfolgt. Eine teilweise Reduzierung kann beispielsweise zu 50% erfolgen. Bei einer derart teilweisen Reduktion ist die erfindungsgemäße Anlage immer noch voll funktionsfähig. Zwar steigt der Bedarf der Menge der Me- talloxid- Verbindung oder des Metalloxid-Gemisches. Die Metalloxid- Verbindung und das Metalloxid-Gemisch sind kostengünstig verfügbar. Die Eignung des thermochemischen Wasserstoffgenerators zur Aufnahme großer Wärmemengen ergibt sich insbesondere daraus, dass die chemische Wärmespeicherung in dem thermochemischen Wasserstoffgenerator eine hohe Wärmespeicherdichte, insbesondere im Vergleich zu sensibler Wärme, ermöglicht. Darüber hinaus ist die chemische Verbindung, die die Grundlage für die Wärmespeicherung in dem thermochemischen Wasser- stoffgenerator bildet, zeitlich stabil. Das bedeutet, dass auch bei einer längeren Wärmespeicherung kein Wärmeverlust auftritt. Ein thermochemi- scher Wasserstoffgenerator ist bei der Verwendung in der Anlage geeignet, eine Wärmemenge aufzunehmen, die insbesondere größer ist als lMWh.

Der frei werdende Sauerstoff kann beispielsweise direkt an die Umgebung abgegeben werden. Unter Ausschluss von Luft, insbesondere Sauerstoff, Wasser und/oder anderen oxidierend wirkenden Substanzen können die Metalle beziehungsweise reduzierten, also sauerstoffabgereicherten Metallgemische, die beispielsweise Metalloxid oder Metalloxid-Gemische umfassen können, unbegrenzt lange verlustfrei gelagert werden. Sofern Wärme für die Entlade-Einheit zur Verfügung gestellt werden soll, wird Wasser dem thermochemischen Wasserstoffgenerator zugeführt. Durch Zuführung von Wasser bildet sich die mindestens eine Metalloxid- Verbindung zurück. Zusätzlich entsteht eine erhebliche Wärmemenge. Insbesondere entsteht pro Mol an zugeführtem und chemisch im Wasserstoff- generator umgesetztem Wasser ein Mol an Wasserstoff. Dieser zusätzlich freigesetzte Wasserstoff kann zusammen mit dem in der Entlade-Einheit freigesetzten Wasserstoff einer Wasserstoffoxidations-Einheit zur Erzeugung von elektrischem Strom zugeführt werden. Besonders vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die mindestens eine Metalloxid-Verbindung als Reinstoff oder an einem Träger-Element gebunden vorliegt. Als Träger-Element kann beispielsweise ein poröser Feststoff dienen. Ein poröser Feststoff weist eine hohe spezifische Oberfläche auf. Insbesondere ist das Träger-Element aus einem Material hergestellt, das derart hitzebeständig ist, dass bei einem Erhitzen auf bis zu 2000°C Sauerstoff aus dem Trägermaterial nicht abgegeben wird. Derartige Materialien, die zur Herstellung eines Träger-Elements verwendet werden können, sind beispielsweise Siliziumdioxid (SiO ₂ ) oder Aluminiumoxid (Al ₂ O ₃ ). Besonders vorteilhaft ist ein thermochemischer Wasserstoffgenerator, der als Metalloxid- Verbindung ZnO aufweist. Während des thermischen Beiadens, also während des Erhitzens innerhalb des energiereichen Zeitraums kann ZnO auf Temperaturen beispielsweise zwischen 700°C und 1950°C, insbesondere auf einen Temperaturbereich zwischen 1200°C und 1800°C aufgeheizt werden, wobei zumindest teilweise der an dem Zinkmetall gebundene Sauerstoff abgegeben wird. Der thermochemische Wasserstoffgenerator kann auch Ceroxid (Ce ₂ O und/oder CeO ₂ ) aufweisen. Während des energiereichen Zeitraums wird Ceroxid auf Temperaturen zwischen 700°C und 1950°C, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 1200°C und 1800°C erhitzt, wobei der an dem Cer gebundene Sauerstoff zumindest teilweise abgegeben wird. Der thermochemische Wasserstoffgenerator kann auch ein Kobalt-Eisen-Mischoxid der Zusammensetzung CoFe ₂ O ₄ aufweisen. Innerhalb des energiereichen Zeitraums wird das Kobalt-Eisen- Mischoxid auf eine Temperatur im Bereich zwischen 700°C und 1950°C, insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 1300°C und 1500°C erhitzt, wobei der an dem Kobalt und/oder Eisen gebundene Sauerstoff zumindest teilweise abgegeben wird. Erfindungsgemäß wurde also erkannt, dass ein thermochemischer Wasser- stoffgenerator beim thermischen Entladen sowohl Wasserstoff als auch Wärme freisetzt. Der Wasserstoff kann direkt zur Verstromung genutzt werden. Die Wärme kann in der Entlade-Einheit zum Freisetzen weiteren Wasserstoffs genutzt werden. Das Entladen erfolgt in unkomplizierter Wei- se durch Zuführen von Wasser, Wasserdampfund/oder wasserdampf- und/oder sauerstoffhaltigen Medien wie beispielsweise Luft. Durch das thermische Entladen wird Sauerstoff in dem thermochemischen Wasser- stoffgenerator wieder gebunden. Der Wasserstoffgenerator ist dann mit Sauerstoff angereichert. Besonders vorteilhaft ist das von dem thermoche- mischen Wasserstoffgenerator beim thermischen Entladen zur Verfügung gestellte Temperaturniveau der freigesetzten Wärme. Die Wärme fällt auf einem Temperaturniveau zwischen 150°C und 1000°C an. Die Temperatur liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 220°C und 600°C und insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 280°C und 500°C.

Vorteilhaft ist eine Anlage mit einer Stromerzeugungs-Einheit zum Erzeugen von elektrischem Strom. Die Stromerzeugungs-Einheit ist mit der Wasserstofferzeugungs-Einheit zur Bereitstellung von Strom für die Was- serstofferzeugung und/oder mit der Wärme-Vorrichtung zur Bereitstellung von Strom für die Wärmeerzeugung verbunden. Die Stromerzeugungs- Einheit ermöglicht die ausreichende Versorgung der Wasserstofferzeu- gungs-Einheit mit elektrischem Strom. Die Stromerzeugungs-Einheit kann eine separate, lokale Einheit sein, die die Erzeugung von elektrischem Strom in der Anlage ermöglicht. Es ist auch möglich, dass als Stromerzeugungs-Einheit eine lokal entfernt angeordnete Einheit vorgesehen ist, die beispielsweise über ein Stromleitungsnetz mit der Anlage verbunden ist. Insbesondere ist also auch ein öffentliches Stromleitungsnetz als Stromerzeugungs-Einheit im Sinne der Anmeldung zu verstehen. Überraschend wurde gefunden, dass auch dann, wenn der von der Stromerzeugungs- Einheit erzeugte elektrische Strom sowohl zur Wasserstofferzeugung als auch zur Wärmeerzeugung genutzt wird, indem die Wärme -Vorrichtung elektrisch erhitzt wird, sich eine Verbesserung der Strom-zu-Strom- Effizienz der Anlage von etwa 50 % ergibt.

Besonders vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Stromerzeugungs-Einheit das Erzeugen von elektrischem Strom aus regenerativen Energieformen ermöglicht. Insbesondere handelt es sich bei der Stromerzeugungs-Einheit um eine Photovoltaik-Einheit, ein Windkraftwerk und/oder ein Wasser- kraftwerk.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Wärme -Vorrichtung ein Aufheizen des Trägermediums aus regenerativer Energie, d. h. aus regenerativer Wärme wie beispielsweise Sonnenstrahlung, ermöglicht. In diesem Fall ergibt sich eine Verbesserung der Strom-zu- Strom-Effizienz von bis zu 80 %. Die Erhitzung des Wärmeträgers durch direkte Sonneneinstrahlung kann dadurch verbessert werden, dass die Sonnenstrahlung mittels eines Kollektors gebündelt wird. Insbesondere kann die Wärme -Vorrichtung - zumindest teilweise - auch durch elektrische Beheizung erhitzt werden, wobei der dafür erforderliche elektrische Strom durch die Stromerzeugungs-Einheit zur Verfügung gestellt werden kann. Die Wärme- Vorrichtung ist insbesondere mit dem Metalloxid oder mit Metalloxid- Gemisch befüllt und geeignet, das Metalloxid oder das Metalloxid- Gemisch auf einen Temperaturbereich zwischen 100°C und 2000°C, insbesondere zwischen 500°C und 1900°C und insbesondere zwischen 1200°C und 1850°C zu erhitzen. Die Wärme -Vorrichtung kann auf Temperaturen aufgeheizt werden, die mittels eines aus dem Stand der Technik bekannten, stabilen Wärmeträgers zur Wärmespeicherung nicht möglich wären. Die bei dem thermochemischen Wasserstoffgenerator relevanten Temperaturen sind insbesondere höher als bei einer Speicherung sensibler Wärme. Die Wärme-Vorrichtung ermöglicht die Aufnahme eines Wärmestroms in dem energiereichen Zeitraum. Die Wärme -Vorrichtung ermöglicht das Speichern der Wärme. Die Wärme -Vorrichtung ermöglicht die Abgabe von Wärme, insbesondere über die Abgabe von erhitztem Wärmeträger in einem energiearmen Zeitraum, um die Freisetzung von Wasserstoff in der Entlade-Einheit anzutreiben oder zu unterstützten. Zusätzlich oder alternativ ist beispielsweise ein Wärmeübertrager- ohr, das als Heat-pipe bezeichnet wird, möglich. In einem thermisch beladenen Zustand ermöglicht die Wärme -Vorrichtung, insbesondere durch einen zusätzlichen Wärmetauscher, einen Wärmestrom in einem Temperaturbereich zwischen 50°C und 1000°C, insbesondere zwischen 120°C und 600°C und insbesondere zwischen 280°C und 500°C zu erzeugen. In diesem Temperaturbereich kann die Freisetzung des Wasserstoffs in der Entlade-Einheit besonders bevor- zugt angetrieben oder unterstützt werden. Insbesondere ist die Wärme- Vorrichtung ein thermisch isoliertes Tanksystem.

Als Wärme -Vorrichtung kann insbesondere eine thermochemische Speicher-Einheit dienen, bei der Wärme unter Freisetzung von Sauerstoff ge- speichert und Wärme bei Aufnahme von Wasser freigesetzt wird. In der Speicherungs-Einheit ist ein Feststoff mit hoher spezifischer Oberfläche vorgesehen, der in einem thermisch beladenen Zustand eine hohe chemische Affinität zur Anlagerung von Wassermolekülen besitzt. Besonders bevorzugt ist eine derartige Wärme -Vorrichtung mit einem oder mehreren Metallen oder Metalloxiden befüllt. Besonders vorteilhaft ist eine bauliche und/oder konstruktive Ausgestaltung derart, dass die thermische Beladung, d. h. das Erhitzen der Wärme -Vorrichtung, durch direkte Sonnenstrahlung erfolgen kann.

Insbesondere ist die Wärme -Vorrichtung derart ausgeführt und in die Anlage zum Speichern von Energie eingebunden, dass von der Wärme- Vorrichtung erzeugte Wärme aufgenommen und zeitversetzt zumindest teilweise an die Entlade-Einheit der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung abgegeben werden kann.

Besonders vorteilhaft ist eine Anlage mit einer Wasserstoffoxidations- Einheit zur Erzeugung von elektrischem Strom. Der elektrische Strom wird insbesondere durch die Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff unter Bildung von Wasser ermöglicht. Mit der Wasserstoffoxidations-Einheit kann elektrischer Strom unmittelbar erzeugt werden, insbesondere wenn die Wasserstoffoxidations-Einheit eine PEM-Brennstoffzelle ist. In der PEM-Brennstoffzelle wird in einem Temperaturbereich zwischen -20°C und 250°C, insbesondere zwischen 20°C und 180°C aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischer Strom gewonnen. Alternativ kann auch eine SOFC (Solid Oxide Fuel Cell)-Brennstoffzelle als Wasserstoffoxidations-Einheit verwendet werden. In der SOFC-Brennstoffzelle erfolgt die Erzeugung von elektrischem Strom bei einer Temperatur zwischen 200°C und 1.200°C, insbesondere zwischen 400°C und 900°C aus Wasserstoff und Sauerstoff. Die Wasserstoffoxidations-Einheit kann auch zur mittelbaren Erzeugung von elektrischem Strom dienen, beispielsweise wenn die Wasserstoffoxidations-Einheit eine Brennkammer ist. Heiße Verbrennungsgase der Brennkammer können zum Antreiben einer Turbine verwendet werden, um elekt- rische Energie zu erzeugen. Die Wasserstoffoxidations-Einheit ist insbesondere mit der Entlade-Einheit der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung verbunden. Insbesondere ist die Wasserstoffoxidations-Einheit mit der Wärme-Vorrichtung, die insbesondere als thermochemischer Wasserstoffgenerator ausgeführt ist, verbunden. Als Wasserstoffoxidations-Einheit kann insbesondere eine Brennstoffzelle oder ein Brennkammer dienen, in welcher Wasserstoff mit Luftsauerstoff oder mit reinem Sauerstoff unter Erzeugung von elektrischem Strom oxidiert. Vorteilhafterweise können die Wasserstoffströme aus der Entlade-Einheit der Wasserstoffspeicherungs- Vorrichtung und aus dem thermochemischen Wasserstoffgenerator verei- nigt werden, um den apparativen Aufwand und die Zuführung des Wasserstoffs in die Wasserstoffoxidations-Einheit zu vereinfachen. Es ist aber auch möglich, die Wasserstoffströme der Wasserstoffoxidations-Einheit getrennt zuzuführen. In diesem Fall ist eine getrennte und insbesondere gewünscht selektive Nutzung der einzelnen Wasserstoffströme, insbeson- dere zu unterschiedlichen Zeiten für die Verstromung in der Wasserstoffoxidations-Einheit möglich.

Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Entlade-Einheit zur Förderung von entladenem Trägermedium mit der Belade-Einheit derart verbunden ist, dass aus der Entlade-Einheit abgegebenes entladenes Trägermedium zu der Belade-Einheit zum Beladen mit Wasserstoff gefördert werden kann. Insbesondere weist die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung ein geschlossenes Kreislaufsystem für das Trägermedium auf. Insbesondere kann zwischen der Entlade-Einheit und der Belade-Einheit eine Trägermediumzwi- schenspeicherungs-Einheit zum Speichern des entladenen Trägermediums vorgesehen sein. Insbesondere kann zwischen der Belade-Einheit und der Entlade-Einheit eine Trägermediumspeicherungs-Einheit zum Speichern des beladenen Trägermediums vorgesehen sein. Das gespeicherte beladene Trägermedium ist ein Energiespeicher. Bei Bedarf kann das beladene Trägermedium freigegeben werden. Der gebundene Wasserstoff wird freigesetzt und in einer Wasserstoff-Oxidationseinheit verströmt. Es ergibt sich eine verbesserte Pufferwirkung der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung. Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der in der Belade-Einheit der Wasserstoff an das Trägermedium gebunden wird. Insbesondere ist Wasserstoff an dem Trägermedium chemisch gebunden. Eine chemische Bindung des Wasserstoffs kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das in der Belade-Einheit vorhandene Trägermedium ein Metallhydridspeicher ist, der ein aus einer Metalllegierung hergestelltes Material enthält, das Wasserstoff aufnimmt und chemisch bindet. Alternativ kann das Trägermedium auch ein flüssiges organisches Hydrid sein. In diesem Fall erfolgt die chemische Bindung des Wasserstoffs in der Belade-Einheit durch eine katalytische Hydrierreaktion an ein organisches Molekül oder an eine Mischung organischer Moleküle. Derartige organische Hydride, die in der englischen Literatur als liquid or- ganic hydrogen carrier (LOHC) bezeichnet werden, sind aus der EP 1 475 349 A2 bekannt. Diese Form der Wasserstoffspeicherung hat den besonderen Vorteil, dass LOHC-Trägermedien unter den verwendeten Prozessbedingungen in flüssiger Form vorliegen. Die physikochemischen Eigen- Schäften der LOHC-Trägermedien haben hohe Ähnlichkeit zu herkömmlichen flüssigen Kraftstoffen, sodass Pumpen zum Transport und Behälter zur Lagerung aus dem Bereich der Kraftstoff- und Brennstofflogistik genutzt werden können. Die Wasserstoffspeicherung in chemisch gebundener Form in einer organischen Flüssigkeit erlaubt eine drucklose Lagerung bei Normalbedingimgen über große Zeiträume ohne signifikanten Wasserstoffverlust. Als LOHC-Trägermedien werden insbesondere polyzyklische, aromatische Verbindungen mit einem π-Elektronensystem oder mehreren π-Elektronensystemen, die in der Belade-Einheit der Wasserstoffspeiche - rungs-Vorrichtung durch Hydrierung in die jeweiligen gesättigten, polyzyklischen Verbindungen überführt werden. Als LOHC-Trägermedien können insbesondere Dibenzyltoluole und Benzyltoluole als Reinstoffe, isomere Gemische oder Mischungen dieser Substanzen miteinander verwendet werden. Es ist auch möglich, als LOHC-Trägermedien polyzyklische, hete- roaromatische Verbindungen mit einem π-Elektronensystem oder mehreren π-Elektronensy stemen zu verwenden, die in der Belade-Einheit durch Hydrierung in die jeweiligen gesättigten, polyzyklischen Verbindungen überführt werden, die Heteroatome wie Stickstoff oder Sauerstoff enthalten. Insbesondere dienen als LOHC-Trägermedien N-Ethylcarbazol, N- Propylcarbazol, N-Isopropylcarbazol, N-Butylcarbazol oder Mischungen dieser Substanzen miteinander. Als LOHC-Trägermedien sind organische Oligomere oder Polymere mit ausgedehnten π-konjugierten Elektronensystemen, die in der Belade-Einheit durch Hydrierung in die jeweiligen gesättigten Verbindungen überführt werden, möglich. Bei der Verwendung von flüssigen organischen Hydriden erfolgt die zumindest teilweise Hydrierung des entladenen LOHC-Trägermediums in einem druckstabilen chemischen Reaktor als Belade-Einheit bei einer Temperatur zwischen 50°C und 400°C, insbesondere zwischen 120°C und 300°C, insbesondere zwischen 150°C und 280°C. Die Hydrierung, also das Beladen, findet bei einem Ver- fahrensdruck von 2 bar bis 200 bar, insbesondere bei 10 bar bis 100 bar und insbesondere in Gegenwart eines metallhaltigen Katalysators statt. Als Katalysatoren für die Beladung des LOHC-Trägermediums eignen sich insbesondere solche, die das Element Ruthenium und/oder Nickel aufweisen. Es sind auch Katalysatoren möglich, die andere Elemente oder zusätz- liehe Elemente neben Ruthenium und/oder Nickel aufweisen. Wesentlich sind solche Elemente, die Wasserstoff anlagern und auf LOHC- Trägermedium übertragen können. Neben Ruthenium und/oder Nickel sind insbesondere Metalle wie Chrom, Eisen, Kobalt, Kupfer, Iridium, Palladi- um oder Platin als Katalysatoren möglich.

Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Trägermediumspeicherungs-Einheit in die Belade-Einheit integriert ist. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn das Trägermedium als Feststoff vorliegt. Alternativ kann die Trägermedi- umspeicherungs-Einheit einen separaten, insbesondere externen, Tank aufweisen, der insbesondere mindestens eine Tankleitung zum Verbinden mit einem externen Leitungssystem aufweist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Trägermedium als Flüssigkeit vorliegt. Dadurch ist es möglich, das Trägermedium weitgehend drucklos aufzubewahren. Beispiels- weise kann ein Behälter, wie er zur Speicherung flüssiger Kohlenwasserstoffe wie Kraftstoffe und/oder Heizöl bekannt ist, genutzt werden. Es ist auch denkbar, dass das Trägermedium in ein dafür vorgesehenes Leitungssystem oder Transportsystem abgegeben und an einem anderen Ort zur Entladung bereitgestellt werden kann.

In der Entlade-Einheit wird zumindest teilweise Wärme der Wärme- Vorrichtung zur Freisetzung von Wasserstoff genutzt. Der freigesetzte Wasserstoff wird an die Wasserstoffoxidations-Einheit abgegeben, um e- lektrischen Strom zu erzeugen. Sofern das Trägermedium ein Feststoff ist, ist die Entlade-Einheit derart ausgeführt, dass Wasserstoff von einem aus spezifischen Metalllegierungen hergestellten Material abgegeben und freigesetzt werden kann. Sofern es sich um ein sorptives Trägermedium handelt, ermöglicht die Entlade-Einheit das Desorbieren von Wasserstoff von einem porösen Feststoff, um Wasserstoff freizusetzen. Sofern ein LOHC- Trägermedium verwendet wird, wird der Wasserstoff durch eine katalysierte Dehydrierreaktion aus einem organischen Molekül oder aus einer Mischung organischer Moleküle freigesetzt. Das bedeutet, dass die Freisetzung des Wasserstoffs durch eine stoffliche Umwandlung des beladenen Trägermediums durch Entladung in der Entlade-Einheit mittels katalysierter Dehydrierreaktion erfolgt. Im beladenen Zustand ist das Trägermedium insbesondere eine gesättigte, polyzyklische Verbindung, insbesondere ein Perhydro-Dibenzyltoluol oder ein Perhydro-Benzyltoluol, die als Reinstoffe, isomere Gemische oder Mischungen untereinander verwendet werden können. Alternativ ist das beladene Trägermedium eine gesättigte, polyzyklische Verbindung, die Heteroatome wie Stickstoff oder Sauerstoff enthalten, insbesondere Perhydro-N-Ethylcarbazol, Perhydro-N- Propylcarbazol, Perhydro-N-Isopropylcarbazol, Perhydro-N-Butylcarbazol oder Mischungen dieser Substanzen. Alternativ können als beladenes Trä- germedium auch ein gesättigtes organisches Oligomer oder Polymer verwendet werden, die sich durch katalytische Dehydrierung in Oligomere oder Polymere mit ausgedehntem π-konjugierten Elektronensystem umsetzen lassen. Das Entladen der beladenen Trägermedien in der Entlade- Einheit erfolgt insbesondere in einem druckstabilen chemischen Reaktor bei einer Prozesstemperatur zwischen 100° C und 450° C, bevorzugt zwischen 150° C und 420°C und insbesondere zwischen 180° C und 390° C. Der Prozessdruck liegt zwischen 0,1 und 30 bar, insbesondere zwischen 1 und 10 bar, wobei insbesondere ein metallhaltiger Katalysator eingesetzt werden kann, der insbesondere Platin und/oder Palladium enthält. Wesent- lieh ist, dass der Katalysator geeignet ist, Wasserstoff, der vom LOHC- Trägermedium abgegeben wird, als Wasserstoffgas freizusetzen. Neben Platin und/oder Palladium sind dafür insbesondere Metalle wie Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Iridium oder Ruthenium, geeignet. Das entladene, flüssige Trägermedium kann von der Entlade-Einheit insbesondere in eine Trägermediumzwischenspeicherungs-Einheit abgeführt werden, die insbesondere extern zur Anlage angeordnet sein kann. Das zwischengespeicherte, entladene Trägermedium kann insbesondere zu einem späteren Zeitpunkt für eine erneute Beladung durch Wasserstoff, also für eine Was- serstoffspeicherung in der Anlage, insbesondere in der Wasserstoffspeiche - rungs-Vorrichtung, genutzt werden. Weiterhin kann eine Trägermedi- umspeicherungs-Einheit zum Speichern des beladenen Trägermediums vorgesehen sein. Sofern als Trägermedium ein Metallhydridspeicher verwendet wird, ist der für die Bereitstellung von Belade-Einheit, Trägerme- diumspeicherungs-Einheit und Entlade-Einheit erforderliche Bauraum integriert. Insbesondere sind die drei genannten Einheiten in einer Komponente baulich zusammengefasst. Die Beladung in der Belade-Einheit mit dem festen Trägermedium erfolgt gegenüber der Entladung in der Entlade- Einheit bei reduzierter Temperatur, aber höherem Druck.

Vorteilhaft ist eine Anlage mit einer Regelungs-Einheit, die zumindest mit der Wärmespeicherungs-Einheit und der Entlade-Einheit in bidirektionaler Signalverbindung steht. Dadurch ist es möglich, mit der Regelungs-Einheit den jeweiligen Zustand der Wärme -Vorrichtung und der Entlade-Einheit zu erfassen. Das bedeutet, dass es über die Regelungs-Einheit möglich ist, zu erfassen, wie viel Wärme und wie viel Wasserstoff in der Wärme- Vorrichtung bei Bedarf erzeugt werden kann. Die bei Bedarf erforderliche Wärme und der bei Bedarf erforderliche Wasserstoff werden in dem thermisch beladenen thermochemischen Wasserstoffgenerator dann freigesetzt. Zuvor ist der thermisch beladene thermochemische Wasserstoffgenerator kalt. Das Freisetzen von Wärme und Wasserstoff erfolgt erst durch Zuleitung von Wasser. Gleichzeitig kann ermittelt werden, ob ein Wärmebedarf in der Entlade-Einheit besteht. Die Regelungs-Einheit kann direkt die Wärmezufuhr von der Wärme -Vorrichtung zu der Entlade-Einheit steuern, damit ein Entlade -Vorgang in der Entlade-Einheit ermöglicht bzw. gefördert wird. Zusätzlich kann die Regelungs-Einheit die Wärmeerzeugung in der Wärme -Vorrichtung veranlassen, sofern ein prognostizierter Wärmebedarf in der Entlade-Einheit einen Wärmevorrat in der Wärme -Vorrichtung übertrifft. Damit ist sichergestellt, dass ein Entlade -Vorgang in der Entlade-Einheit infolge ausreichender Wärmezufuhr durchgängig betrieben werden kann.

Zur Überwachung des Gesamtprozesses und/oder der Gesamtanlage zur Energiespeicherung kann die Regelungseinheit mit weiteren Komponenten der Anlage, insbesondere mit der Stromerzeugungs-Einheit, der Was- serstofferzeugungs-Einheit, der Belade-Einheit, Trägermediumspeiche - rungs-Einheit und/oder Wasserstoffoxidations-Einheit verbunden sein. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern von Energie zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass Wärme mittels der Wärme -Vorrichtung in der Entlade-Einheit bereitgestellt wird, wobei die Wärme für das Entladen einer Wasserstoffspeicherungs-Einheit und das Freisetzen von Wasserstoff aus der Wasserstoffspeicherungs-Einheit erforderlich ist. Das Verfahren umfasst weiterhin die Verfahrensschritte: Erzeugen von Wasserstoff mittels einer Wasserstofferzeugungs-Einheit, Beladen eines Trägermediums mit dem in der Wasserstofferzeugungs-Einheit erzeugten Wasserstoff mittels einer Belade-Einheit, Speichern des beladenen Trägermediums mittels einer Trägermediumspeicherungs-Einheit, Erzeugen und Speichern von Wärme mittels der Wärme -Vorrichtung und Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium mittels einer Entlade-Einheit. Der entladene Wasserstoff wird insbesondere einer Wasserstoffoxidations-Einheit zur Erzeugung von elektrischem Strom zugeführt. Alternativ kann der Wasserstoff verdichtet und in einen Wasserstoffdrucktank überführt, zu einem späteren Zeitpunkt genutzt und/oder in dieser Lagerform an einen anderen Ort transportiert werden. In dieser gebundenen Form kann der an dem beladenen Trägermedium gespeicherte Wasserstoff beispielsweise an einer Wasserstoff-Tankstelle zur Verfügung gestellt werden. Dazu wird der Wasserstoff von dem beladenen Trägermedium unter Wärmezufuhr freigesetzt und zur Vertankung bereitgestellt.

Vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem das Erzeugen und Speichern von Wärme während eines energiereichen Zeitraums erfolgt. Zum Erzeugen der Wärme wird Energie, insbesondere regenerative Energie und/oder in Form von elektrischem Strom, genutzt. Das Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium in der Entlade-Einheit erfolgt während des energiearmen Zeitraums, wobei die hierfür erforderliche Wärme durch Wärme aus der Wärme -Vorrichtung zur Verfügung gestellt wird.

Das Erzeugen der Wärme während des energiereichen Zeitraums ist unkompliziert und kostengünstig. Das Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium während des energiearmen Zeitraums kann durch die aus der Wärme -Vorrichtung freigesetzte Wärme effizient erfolgen. Es ist also insbesondere nicht erforderlich, dass während der energiearmen Zeit Wärme separat erzeugt werde muss. Daraus ergeben sich Effizienz- und Kostenvorteile. Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem die Wärme als chemische Bindungsenergie in der Wärme-Vorrichtung gespeichert ist. Insbesondere wird gleichzeitig zur Wärmeaufnahme in der Wär- me -Vorrichtung gasförmiger Sauerstoff freigesetzt.

Vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem die gespeicherte Wärme durch Zuführen von Wasser und/oder Sauerstoff und/oder wasser-, luft- und/oder sauerstoffhaltigen Medien freigesetzt wird. Das Freisetzen der gespeicher- ten Wärme ist unkompliziert möglich. Insbesondere wird auch gasförmiger Wasserstoff freigesetzt. Die Menge an freigesetztem Wasserstoff ist von der Menge zugeführtem und umgesetztem Wasser abhängig. Insbesondere entsteht pro Mol umgesetzten Wassers ein Mol Wasserstoff.

Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, das ein Regeln der Wärmezufuhr von der Wärme -Vorrichtung zu der Entlade-Einheit aufgrund eines aktuellen thermischen Beladungszustands der Wärme -Vorrichtung und/oder eines aktuellen Entlade-Zustands in der Entlade-Einheit ermöglicht.

Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage zum Speichern von Energie.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte und als Ganzes mit 1 bezeichnete Anlage zum Speichern von Energie umfasst eine Stromerzeugungs-Einheit 2 in Form einer Photovoltaikanlage. Die Stromerzeugungs-Einheit 2 ist geeignet, um Energie, die von regenerativen Energiequelle 3 bereitgestellt wird, zum Erzeugen von elektrischem Strom zu nutzen. Die Energiequelle 3 stellen regenerative, insbesondere unstete Energieformen dar. Als Stromerzeugungs-Einheit 2 kommen neben der genannten Photovoltaik-Einheit insbesondere ein Windkraftwerk und/oder ein Wasserkraftwerk in Betracht. Die Stromerzeugungs-Einheit 2 kann sich räumlich direkt benachbart zu der Anlage 1 befinden. Es ist aber auch möglich, dass die Stromerzeugungs-Einheit 2 eine lokal entfernt angeordnete Einheit ist, die beispielsweise über ein Stromleitungsnetz mit der Anlage 1 verbunden ist. Insbesondere ist also auch ein öffentliches Stromleitungsnetz als Stromerzeugungs-Einheit 2 zu verstehen. Dies kann insbesondere daraus resultieren, dass die Anlage 1 dort angeordnet sein wird, wo die Prozesswärme am besten genutzt werden kann. Ein Transport von elektrischem Strom über eine elektrische Leitung beispielsweise des öffentlichen Stromleitungsnetzes ist vergleichsweise unkompliziert relativ zu einem Transport von Wärme.

Die unmittelbare Energieeinwirkung von dem regenerativen Energiequelle 3 auf die Stromerzeugungs-Einheit 2 und eine Wärme- Vorrichtung 4 ist durch die Pfeile 5 symbolisch dargestellt. Die Wärme-Vorrichtung 4 ist als thermochemischer Wasserstoffgenerator ausgeführt. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel enthält der thermochemische Wasserstoffgenerator als Metalloxid- Verbindung Zinkoxid (ZnO). Die Wärme- Vorrichtung weist eine Rohrleitung 6 auf, über die in der Wärme -Vorrichtung freigesetzte

Wärme aus der Wärme -Vorrichtung 4 abgeführt werden kann. Die Wärme- Vorrichtung weist ferner eine weitere Rohrleitung 7 auf, über die Wasserstoff aus der Wärme -Vorrichtung 4 abgeführt werden kann. Der Wasserstoff entsteht insbesondere während des thermischen Entladens der Wär- me -Vorrichtung 4. Weiterhin ist die Wärme -Vorrichtung 4 über eine Rohrleitung 8 mit einem Sauerstoff- Verbraucher 9 verbunden. Der Sauerstoff- Verbraucher 9 kann auch als Sauerstoff-Speicher ausgeführt sein. Es ist auch möglich, dass der Sauerstoff- Verbraucher 9 an einem nicht dargestellten Sauerstoff-Speicher angeschlossen ist. Es ist auch möglich, dass der Sauerstoff- Verbraucher 9 nicht vorgesehen ist und Sauerstoff über die

Rohrleitung 8 von der Wärme -Vorrichtung 4 direkt an die Umgebung abgegeben wird. Die Stromerzeugungs-Einheit 2 ist mit der Wärme -Vorrichtung 4 über ein Stromkabel 10 verbunden. Dadurch ist es möglich, dass von der Stromerzeugungs-Einheit 2 zu der Wärme -Vorrichtung 4 Energie in Form von e- lektrischem Strom zugeführt werden kann.

Eine weitere Stromleitung 1 1 ist zwischen der Stromerzeugungs-Einheit 2 und einer Wasserstofferzeugungs-Einheit 12 vorgesehen. Die Wasserstof- ferzeugungs-Einheit 12 ist als Elektro lyseur ausgeführt. Der Elektro lyseur 12 ist über eine Rohrleitung 13 mit einem Wasserspeicher 14 verbunden. Der Wasserspeicher 14 kann ein Speicherbehälter oder ein Anschluss an eine öffentliche Wasserversorgung darstellen. Über die Rohrleitung 13 kann Wasser aus dem Wasserspeicher 14 der Wasserstofferzeugungs- Einheit 12 zugeführt werden. Wasserstoff, der gasförmig als H ₂ in der Wasserstofferzeugungs-Einheit 12 erzeugt wird, kann über ein Rohrleitung 15 einer Belade-Einheit 16 einer Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 17 zugeführt werden. Weiterhin ist an die Wasserstofferzeugungs-Einheit 12 eine Rohrleitung 18 angeschlossen zur Verbindung mit einem Sauerstoffverbraucher 19. Der Sauerstoffverbraucher 19 kann auch entfallen. Insbesondere ist der Sauer Stoffverbraucher 19 identisch zu dem Sauerstoff- Verbraucher 9, der mit der Wärme -Vorrichtung verbunden ist, ausgeführt. Es ist auch möglich, dass die Wärme -Vorrichtung 4 und die Wasserstofferzeugungs-Einheit 12 über die Rohrleitungen 8, 18 mit einem gemeinsamen, nicht dargestellten Sauerstoffverbraucher verbunden sind. Der apparative Aufwand ist verringert, da nur ein einziger Sauerstoff- Verbraucher vorge- sehen ist. Es ist auch denkbar, dass die beiden Sauerstoffverbraucher 9, 19 über jeweils eine Rohrleitung mit einem zentralen, gemeinsam genutzten Sauerstoffspeicher verbunden sind. An dem Sauerstoffverbraucher 19 ist eine Rohrleitung 20 angeschlossen, um Sauerstoff von dem Sauerstoff- Verbraucher 19 abzuführen. Eine entsprechende Rohrleitung kann auch an dem Sauerstoffverbraucher 9 vorgesehen sein.

Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 17 dient zum Speichern von Wasserstoff und umfasst die Belade-Einheit 16 zum Beladen eines Trägermediums mit dem Wasserstoff, der in der Wasserstofferzeugungs- Einheit 12 erzeugt worden ist. Als Trägermedium dient gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein flüssiges Trägermedium umfassend das System Dibenzyltoluol/Perhydro-Dibenzyltoluol, wie es von Brückner und Mitarbeiter, ChemSusChem, 2013, DOI: 10.1002/cssc.201300426 offenbart ist. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 17 umfasst ferner eine Trägermediumspeicherungs-Einheit 21 zum Speichern des in der Belade- Einheit 16 beladenen Trägermediums. Die Wasserstoffspeicherungs- Vorrichtung 17 umfasst ferner eine Entlade-Einheit 22 zum Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium sowie eine Trägermedi- umzwischenspeicherungs-Einheit 23 zum Speichern des Entladenen Trägermediums. Es ist auch möglich, die Trägermediumspeicherungs-Einheit 21 und die Trägermediumzwischenspeicherungs-Einheit 23 als eine einzige Trägermediumspeicherungs-Einheit auszuführen. Das bedeutet, dass insbe- sondere nur ein einziger Tank verwendet wird, dessen Wasserstoffgehalt während eines Prozessablaufs veränderlich ist. In dieser einzigen Träger- mediumspeicherungs-Einheit liegt somit beladenes, entladenes und teilentladenes Trägermedium als Gemisch vor. Die Belade-Einheit 16, die Trä- germediumspeicherungs-Einheit 21 , die Entlade-Einheit 22 und die Trä- germediumzwischenspeicherungs-Einheit 23 sind jeweils über Rohrleitungen 24 miteinander verbunden. Dabei kann es sich um Rohrleitungen 24 handeln, wie sie zum Fördern von Dieselkraftstoff oder Heizöl bekannt sind. Durch die Rohrleitungen 24 kann das Trägermedium entlang einer Kreislaufrichtung 25 in der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 17 zirku- lieren. Zusammen mit dem Trägermedium kann der Wasserstoff in den Rohrleitungen 24 zirkulieren.

Die Entlade-Einheit 22 ist mit der Wärme -Vorrichtung 4 über die Rohrlei- tung 6 verbunden. Durch die Rohrleitung 6 kann Wärme von der Wärme- Vorrichtung 4 direkt der Entlade-Einheit 22 zugeführt werden. Die Entlade-Einheit 22 ist über eine Rohrleitung 26 mit einer Wasserstoffoxidations- Einheit 27 verbunden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wasserstoffoxidations-Einheit 27 als PEM-Brennstoffzelle ausgeführt. Die Wasserstoffoxidations-Einheit 27 ist mit einer Sauerstoffquelle 28 und/oder mit einer Luftquelle verbunden. Die Sauerstoff quelle 28 ist über die Rohrleitung 20 mit dem Sauerstoffverbraucher 19 verbunden. Dadurch ist es möglich, dass Sauerstoff, der während der Wasserstofferzeugung in der Wasserstofferzeugungs-Einheit 12 anfällt, direkt der Wasserstoffoxidati- ons-Einheit 27 rückgeführt wird. In diesem Fall können der Sauerstoffverbraucher 19 und die Sauerstoffquelle 28 als ein gemeinsamer, integrierter Sauerstoffspeicher ausgeführt sein. Die Rohrleitung 20 kann entfallen. Entsprechend ist es auch möglich, dass der Sauerstoffverbraucher 9 über eine nicht dargestellte Rohrleitung mit der Sauerstoffquelle 28 verbunden ist. Entsprechend ist es auch denkbar, dass ein zentraler Sauerstoffspeicher vorgesehen ist, der mit Sauerstoff aus der Wärme -Vorrichtung 4 und/oder der Wasserstofferzeugungs-Einheit 12 gespeist wird. Ein derartiger gemeinsamer Sauerstoffspeicher kann dazu dienen, die Wasserstoffoxidations-Einheit 27 mit Sauerstoff für die Stromerzeugung aus Wasserstoff zu versorgen.

An die Wasserstoffoxidations-Einheit 27 ist eine weitere Rohrleitung 29 angeschlossen. Die Rohrleitung 29 dient zum Abführen von Wasser aus der Wasserstoffoxidations-Einheit 27. Das Wasser entsteht während der Was- serstoffoxidation zur Stromerzeugung. Die Rohrleitung 29 ist mit der Wärme-Vorrichtung 4 verbunden. Zwischen der Wasserstoffoxidations-Einheit 27 und der Wärme -Vorrichtung 4 kann entlang der Rohrleitung 29 ein Wasserspeicher vorgesehen sein. Es ist möglich, dass Wasser, das während der Wasserstoffoxidation in der Wasserstoffoxidations-Einheit 27 anfällt, über die Rohrleitung 29 und den nicht dargestellten Wasserspeicher der Wärme-Vorrichtung 4 rückzuführen. Es ist auch möglich, dass das Wasser aus der Wasserstoffoxidations-Einheit 27 über eine weitere Rohrleitung 30 an einen separaten Wasserspeicher 31 abgegeben wird. Der Wasserspeicher 31 kann beispielsweise auch ein Anschluss an eine zentrale Wasserversorgung, insbesondere eine Abwasserleitung sein. Insbesondere ist es denkbar, dass Wasser über die Rohrleitung 30 und den Wasserspeicher 31 und/oder über die Rohrleitung 29 der Wasserstofferzeugungs-Einheit 12 rückgeführt wird, um Wasser für die Elektrolyse zur Wasserstofferzeugung bereitzu- stellen.

Die Wasserstoffoxidations-Einheit 27 ist über eine Stromleitung 32 an ein Stromnetz 33 angeschlossen. Anstelle des Stromnetzes 33 kann auch ein einzelner Strom- Verbraucher vorgesehen sein. Das Stromnetz 33 dient zur Versorgung mehrerer, insbesondere einer Vielzahl von bis zu 1000 oder 10000 oder mehr einzelnen Stromverbrauchern, insbesondere Privathaushalten oder Gewerbebetrieben. Das Stromnetz kann also beispielsweise ein lokales Stromnetz sein, das zur Stromversorgung eines Gewerbegebiets mit einem oder mehreren Industrieunternehmen und/oder einem oder mehreren Privathaushalten dient. Das Stromnetz 33 kann auch Teil des öffentlichen Stromnetzes sein. Dadurch ist es möglich, dass elektrischer Strom, der in der Wasserstoffoxidations-Einheit 27 erzeugt worden ist, über die Stromleitung 32 und das Stromnetz 33 eingespeist wird. Die Anlage 1 umfasst weiterhin eine, insbesondere zentrale, Regelungs- Einheit 34 zum geregelten Betreiben der Anlage 1. Die Regelungs-Einheit 34 ist insbesondere mit der Wärme -Vorrichtung 4 und mit der Entlade - Einheit 22 jeweils in bidirektionaler Signalverbindung. Dadurch ist es möglich, dass die Regelungs-Einheit 34 den thermischen Beladungszustand der Wärme -Vorrichtung 4 einerseits und die aktuellen Prozessparameter in der Entlade-Einheit 22 andererseits erfasst. Die Regelungs-Einheit 34 garantiert, dass beispielsweise dann, wenn eine Entladung stattfinden soll, Wärme von der Wärme -Vorrichtung 4 über die Rohrleitung 6 der Entlade - Einheit 22 bereitgestellt wird. Für den Fall, dass ein Wärmebedarf zur Entladung besteht und ein thermischer Beladungszustand in der Wärme- Vorrichtung 4 nicht ausreichend sein sollte, kann über die Regelungs- Einheit 34 auch ein zusätzliches thermisches Beladen initiiert werden, indem beispielsweise die Stromerzeugungs-Einheit 2 über die Stromleitung 10 elektrischen Strom zum elektrischen Beheizen der Wärme -Vorrichtung 4 bereitstellt. Dazu ist die Regelungs-Einheit 34 in bidirektionaler Signalverbindung mit der Stromerzeugungs-Einheit 2.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern von Energie anhand der Funktionsweise der Anlage 1 näher erläutert. Die Sonne als regenerative Energiequelle 3 sendet Sonnenstrahlen aus, die als Energieeinwirkung 5 mittels einer Photovoltaik- Anlage als Stromerzeugungs-Einheit 2 zur Stromerzeugung genutzt werden. Gleichzeitig können die Sonnenstrahlen als Energieeinwirkung 5 auch zum Aufheizen des ther- mochemischen Wasserstoffgenerators als Wärme -Vorrichtung 4 genutzt werden. Sofern die Energieeinwirkung 5 durch Sonnenstrahlung nicht ausreichend sein sollte oder nicht in einem dafür vorgesehenen Zeitraum zu einer gewünschten Aufheizung der Wärme -Vorrichtung 4 führen sollte, kann zusätzlich elektrischer Strom über die Stromleitung 10 von der Stro- merzeugungs-Einheit 2 der Wärme-Vorrichtung 4 zugeführt werden. Es ist auch möglich, ausschließlich elektrischen Strom zum Aufheizen der Wärme-Vorrichtung 4 zu nutzen, insbesondere ohne dass eine solare Beheizung erfolgt. Das Aufheizen der Wärme -Vorrichtung, das auch als thermisches Beladen bezeichnet wird, erfolgt also durch Energieeinwirkung 5 durch regenerative Energien und/oder durch elektrischen Strom, der insbesondere aus regenerativer Energie erzeugt worden ist.

Das thermische Beladen erfolgt dadurch, dass ZnO als Metalloxid- Verbindung in dem thermochemischen Wasserstoffgenerator 4 zu elementarem Zink reduziert und gasförmiger Sauerstoff freigesetzt wird. Dabei wird der thermochemische Wasserstoffgenerator auf bis zu etwa 1750°C erhitzt und diese Temperatur während der Reaktion durch Wärmezufuhr aufrechterhalten. Die Wärme dient neben dem Erhitzen insbesondere auch dazu, um einen Wärmeverbrauch der chemischen Reaktion zu kompensieren.

Während eines energiereichen Zeitraums wird der Wasserstofferzeugungs- Einheit, also dem Elektro lyseur 12, gemäß dem gezeigten Ausführungsbei- spiel 10 kWh an elektrischer Energie von der Stromerzeugungs-Einheit 2 über die Stromleitung 1 1 zugeführt. Diese Energiemenge wird im Elektro- lyseur 12 mit einem Wirkungsgrad von 65 % zur Wasserstoffproduktion genutzt. Die gebildete Wasserstoffmenge wird anschließend der Belade - Einheit 16 der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 17 zugeführt und dort zur Hydrierung von Dibenzyltoluol zu Perhydro-Dibenzyltoluol genutzt. Der Wirkungsgrad für den Hydrierung s Vorgang beträgt 98 %. Die Hydrierung des Trägermediums stellt die Beladung in der Belade-Einheit 16 dar. Von der eingesetzten Menge an elektrischer Energie befindet sich zu diesem Zeitpunkt eine Menge an Wasserstoff im lagerfähigen, flüssigen Was- serstoffspeicherungssystem gebunden, die einer thermischen Energie von etwa 6,37 kWh entspricht. Um die genannte Wasserstoffmenge zu speichern, werden 3,08 kg, was einer Stoffmenge von 1 1,32 mol entspricht, an Dibenzyltoluol mit einer molaren Masse von 272 g/mol vollständig zu Perhydro-Dibenzyltoluol mit einer molaren Masse von 290 g/mol hydriert. Perhydro-Dibenzyltoluol ist das beladene Trägermedium, das von der Be- lade-Einheit 16 über die Rohrleitung 24 zu der Trägermediumspeiche - rungs-Einheit 21 gefördert und bei Bedarf dort gespeichert werden kann. Das beladene Trägermedium wird von der Trägermediumspeicherungs- Einheit 21 über die Rohrleitung 24 zu der Entlade-Einheit 22 gefördert. In der Entlade-Einheit 22 findet das Entladen des Perhydro-Dibenzyltoluols statt, indem Wasserstoff von dem Trägermedium freigesetzt wird. Für die Freisetzung des gesamten Wasserstoffs wird die Wärme genutzt, die in dem thermochemischen Wasserstoffgenerator 4 freigesetzt wird. Um die benötigte Wärmemenge für die Dehydrierung in der Entlade-Einheit 22 der 3,08 kg an Perhydro-Dibenzyltoluol aufbringen zu können, müssten 7131,60 kJ an Wärme bereitgestellt werden. Dies entspricht einer Wärmemenge von 70 kJ pro mol H ₂ . Diese Wärmemenge wird im thermochemischen Wasserstoffgenerator durch die Umsetzung von 67,28 mol Zn und 67,28 mol Wasser zu 67,28 mol ZnO und 67,28 mol Wasserstoff auf einem Temperaturniveau von 400°C bereitgestellt. Der vereinigte Wasserstoffstrom aus der Entlade-Einheit 22 der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 17 und dem thermochemischen Wasserstoffgenerator 4 entspricht 169,16 mol, also 338,32 g Wasserstoff, wobei 101,88 mol aus der Was- serstoffspeicherungs-Vorrichtung 17 und 61,48 mol aus dem thermochemischen Wasserstoffgenerator 4 stammen. Das bedeutet, dass die zur Verfügung gestellten Anteile an Wasserstoff von Wasserstoffspeicherungs- Vorrichtung 17 und thermochemischen Wasserstoffgenerator 4 etwa im Verhältnis von 5:3 vorliegen. Die genannte Wasserstoffmenge hat einen Heizwert von 1 1,27 kWh. Dieser Wasserstoff wird anschließend in der als PEM-Brennstoffzelle ausgeführten Wasserstoffoxidations-Einheit 27 mit einem Wirkungsgrad von 55 % verströmt, sodass eine elektrische Energiemenge von 6,20 kWh gewonnen wird. Die Strom-zu-Strom-Effizienz in der erfindungsgemäßen Anordnung dieses Beispiels beträgt 62 %. Die Steigerung der Strom-zu- Strom-Effizienz im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung beträgt etwa das 2,5-fache.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform dient als Stromer- zeugungs-Einheit 2 eine Windkraftanlage. Im Übrigen ist der Aufbau der Anlage 1 gegenüber der vorstehend beschriebenen Anlage identisch. Wesentlicher Unterschied ist, dass die von der Windkraftanlage erzeugte elektrische Energie nicht ausschließlich zum Betrieb des Elektrolyseurs 12 genutzt wird. Ein Teil der Energie wird zur elektrischen Beheizung des ther- mochemischen Wasserstoffgenerators 4 genutzt. Eine Aufheizung des thermochemischen Wasserstoffgenerators durch Sonneneinstrahlung ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen. Unter Berücksichtigung des Zahlenbeispiels der ersten Ausführungsform ist auch unter Berücksichtigung der Windkraftanlage am Ende mittels der Wasserstoffoxida- tions-Einheit 27 eine elektrische Energiemenge von 6,20 kWh erzeugbar. Für die Berechnung der Strom-zu- Strom-Effizienz ist hier aber zu berücksichtigten, dass für den Betrieb des thermochemischen Wasserstoffgenera- tors 4 ein zusätzlicher Betrag an elektrischer Energie von 23413,44 kJ erforderlich war. Dieser Betrag entspricht 6,50 kWh elektrischer Energie, sodass der Gesamteinsatz an elektrischer Energie gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel 16,50 kWh gegenüber 10 kWh gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Insgesamt ergibt sich für das alternative Ausführungsbeispiel also eine Strom-zu- Strom-Effizienz von 37,6 %. Dies stellt immer noch eine Steigerung der Strom-zu-Strom-Effizienz gegenüber dem Stand der Technik von 51 % dar.