Carbon in Energy

Wie lässt sich Energie effizient erzeugen? Wie lässt sie sich am besten speichern? Wie können wir sie ressourcenschonend nutzen? Fragen der Energie sind Fragen der Zukunft.

Es sind die dringendsten Fragen unserer Zeit, auf die Carbon vielversprechende Antworten gibt. Ob bei der Erzeugung, Speicherung oder Nutzung von Energie: Die Materialien und Lösungen der SGL Group kommen in all diesen Bereichen zum Einsatz.

In unserem weltweiten Produktions- und Technologienetzwerk fließen Wissen und Ideen – zwischen Ländern, zwischen Kontinenten, zwischen Menschen. Denn die Entwicklung tragfähiger Innovationen für die Energietechnologie ist eine Teamaufgabe. Eine Aufgabe für viele kreative Köpfe. Die alle eines gemeinsam haben: ihre Leidenschaft für Carbon.

Solarenergie

0% Anteil Photovoltaik an globaler Energieerzeugung 2030 0%
Reduktion von CO2 durch Photovoltaik 2030

Solar: Smarte Materialien und Konzepte für die Photovoltaik

Um Solarenergie nutzbar zu machen, werden innovative Materialien und Konzepte benötigt. Eines dieser Materialien ist isostatischer Graphit. Mit dem richtigen Know-how lässt er sich sehr gut zu unterschiedlichen Bauteilen verarbeiten. Der Spezialgraphit kommt überall dort zum Einsatz, wo die technischen Eigenschaften anderer Materialien nicht ausreichen. Zum Beispiel bei der Produktion von Siliciumeinkristallen, dem wichtigsten Rohstoff für die Photovoltaik.

Graphit bleibt selbst bei sehr hohen Prozesstemperaturen weit über dem Schmelzpunkt von Silicium fest. Seine hohe Reinheit und die geringe Löslichkeit in Silicium ermöglicht die Herstellung von Solarzellen mit hoher Leistung, da das Silicium nur sehr wenig verunreinigt wird.

Wir versorgen die Photovoltaikindustrie mit Graphit- und Carbonprodukten entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Und überzeugen mit einer weiteren Kompetenz: maßgeschneiderte Prozesstechnologie und Systemlösungen – wie Recyclinganlagen. Mit dieser Anlage kann hoch korrosives Chlorwasserstoffgas (HCl) aus Abfallsäure zurückgewonnen und dem Prozess wieder zugeführt werden. Das verringert den HCl-Verbrauch um über 30 Prozent, vermeidet eine aufwendige HCl-Entsorgung des Gases und reduziert die Prozesskosten maßgeblich.

Die Recyclinganlage besteht aus über 25 Komponenten, wie Wärmeaustauschern, Kolonnen und Pumpen, die aus den korrosionsbeständigen Materialien Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE) gefertigt sind.

Wärmeübertrager für Heizsysteme

Häusliche Heizsysteme verbrauchen viel Energie. Da lässt sich mit der richtigen Technik und dem richtigen Werkstoff noch eine Menge sparen. Ein effizientes Mittel sind Wärmeübertrager aus Graphit. Sie helfen dabei, auch die im Abgas einer Heizungsanlage vorhandene Wärme zu nutzen: Wasser kühlt das durch den Graphit geleitete Rauchgas ab und erwärmt sich dabei. Durch eine Abkühlung des Rauchgases unter den Taupunkt kondensiert der im Gas enthaltene Wasserdampf und die Kondensationsenergie wird ebenfalls in Form von Wärme an das Wasser übertragen – dies ist das bewährte Prinzip der Brennwert-Technik.

Die vom Wasser aufgenommene Energie wird dem Heizkreislauf vollständig wieder zugeführt. Dank der hohen Wärmeleitfähigkeit von Graphit und seiner Korrosionsbeständigkeit gegen saure Kondensate aus dem Rauchgas kann der eingesetzte Energieträger auf diese Weise um bis zu 20 Prozent besser genutzt werden.

Weltweit größter Plattenwärmeübertrager aus Graphit

Plattenwärmeübertrager ermöglichen eine deutlich effizientere Energienutzung im Vergleich zu alternativen Designs wie Ringnut-, Block- oder Rohrbündel-Wärmeübertragern. Eine Hauptanforderung unserer industriellen Kunden ist die Entwicklung von Plattenwärmeübertragern, mit denen höhere Durchflussraten realisiert werden können. Hierdurch würden sich die Einsatzmöglichkeiten weiter erhöhen.

Der größte Graphit-Plattenwärmeübertrager der Welt ist nun über unseren Kooperationspartner Alfa Laval verfügbar. Haupteinsatzgebiet ist das Erwärmen oder Abkühlen korrosiver Flüssigkeiten z.B.in chemischen Prozessen.

Energieeffizienz in der Architektur

Steigende Energiekosten, drohender Klimawandel, umweltpolitische Vorgaben: Effiziente Energiekonzepte für das Bauen und Sanieren sind gefragt wie nie zuvor. In einem Hochhaus verbrauchen Heizung, Kühlung und Lüftung die meiste Energie.

Das hat auch die Deutsche Bank erkannt und ihre Zentrale in Frankfurt am Main von Grund auf modernisiert. Die beiden Türme zählen nun zu den umweltfreundlichsten Hochhäusern der Welt. Sie verbrauchen 67 Prozent weniger Heiz- und Kühlenergie. In den Decken der Räume sind rund 10.000 Klimadeckenelemente mit ECOPHIT® Graphit-Leichtbauplatten der SGL Group installiert.

Dieses Flächentemperierungssystem nutzt die Speicherfähigkeit von Beton und die Vorteile eines natürlichen Materials: Graphit leitet Wärme und Kälte schnell und gleichmäßig über die Fläche. Der thermische Austausch findet über Wasser statt.

Es fließt durch die direkt in die Graphit-Leichtbauplatten eingepressten Rohrmäander – diese enge Verbindung erhöht die Effizienz der Klimaelemente deutlich. Das Ergebnis: ein einziges System zum Heizen und Kühlen, das eine Menge Energie spart. Planer und Architekten dürften sich über einen weiteren Vorteil freuen: mehr Gestaltungsfreiheit. In der Deutschen Bank ermöglichten die flachen Module eine neue Deckenhöhe von 3 Metern – ein Plus von 35 Zentimetern.

Zum Spezialgraphit-Produktportfolio der SGL Group für die Gebäude- und Klimatechnik gehören neben Platten auch Folien, Granulate und Pulver. Ausgangsmaterial ist immer reiner Naturgraphit, aus dem wir expandierten Graphit herstellen. Als natürlicher Werkstoff ist er zudem vollständig recycelbar.

Latente Wärmespeicher mit Graphit

Latente Wärmespeicher nutzen die Energie, die am Phasenübergang entsteht. Zum Einsatz kommen sogenannte Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials = PCM). Das sind beispielsweise Salze, Paraffine oder Wasser, die an ihrem Schmelzpunkt Wärme aufnehmen bzw. abgeben, ohne dass sich dabei ihre Temperatur verändert.

Die Kombination von Graphit und PCM ergibt Verbundmaterialien, deren Wärmeleitfähigkeit gegenüber reinem PCM um bis zu 100 Mal höher ist. Dadurch lassen sich kompakte Latentwärmespeicher für unterschiedlichste Anwendungen konzipieren – von industriellen Prozessen über Solarkraftwerke bis hin zur Klimatisierung von Gebäuden und Fahrzeugen. In industriellen Prozessen können mit den einfach zu integrierenden Wärmespeichersystemen über 90 Prozent der Abfallwärme regeneriert werden.

Flow-Batterien speichern erneuerbare Energien

Solarmodule liefern Strom bei Sonne, Windkraftanlagen bei Wind. Diese Tatsache macht einen Stromspeicher notwendig, der die Energie immer dann zur Verfügung stellt, wenn sie gebraucht wird – auch bei Windstille oder mitten in der Nacht. Die Lösung liefern Redox-Flow-Batterien: Sie können große Mengen an elektrischer Energie speichern, haben eine lange Lebensdauer und sind sehr robust. Graphit wird aufgrund seiner elektrischen Leitfähigkeit und seiner chemischen Beständigkeit in vielen fortschrittlichen Batteriesystemen eingesetzt.



















 

Für Flow-Batterien liefert die SGL Group gleich zwei Kernkomponenten: Der SIGRACELL® Kohlenstoff- und Graphitfilz ermöglicht als poröses Elektrodenmaterial ein effizientes Laden und Entladen der Batterie. Und die SIGRACELL® Bipolarplatte aus expandiertem Naturgraphit sorgt für einen möglichst geringen inneren Widerstand des Systems. Unsere Materialien werden auch in anderen Batteriesystemen wie z.B. in Natrium-Nickel-Zellen und neuartigen Bleiakkumulatoren verwendet.