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28. März 2024

Wasserstoff für Fabrikbetrieb

Chemnitzer Wasserstoff-Kraftwerk soll Wissenslücke schliessen

In der Forschungsfabrik am Fraunhofer IWU am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik wird u.a. an der energie- und ressourceneffizienten Produktion gearbeitet. Ein Baustein dafür ist das neue H2-Kraftwerk an der Forschungsfabrik, das kürzlich fertiggestellt wurde. Bestehend aus Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher, Brennstoffzelle und einem zusätzlichen Batteriespeicher, soll es wichtige Impulse zur dezentralen, stationären Energieversorgung von Fabriken mit Wasserstoff geben.

Wie lässt sich die Energieversorgung von Fabriken dekarbonisieren, ohne die Konkurrenzfähigkeit des Betriebs zu gefährden? Eine Vielzahl von Einzeltechnologien und Energieversorgungs- und Speicherkonzepten gibt es bereits, jedoch fehlt oft noch die Wirtschaftlichkeit oder das Know-how für die konkrete Planung und den realen Betrieb. Diese Lücke soll jetzt das neue H2-Kraftwerk am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) schliessen. Das IWU erhofft sich, damit praxisbezogene Erfahrungen sammeln zu können, die später für kleine und mittlere Unternehmen nützlich sein könnten.

Validierung von Modellen und Simulationen in der Realität

Die seit kurzem fertiggestellte Station hat ungefähr die Masse eines Carports für zwei Fahrzeuge und soll in mehreren Forschungsprojekten die Praxistauglichkeit von Wasserstoff als dezentrale Speichertechnologie unter Beweis stellen sowie wertvolles Praxiswissen gerade für kleine und mittlere Unternehmen aufbauen. Zusätzlich dient das H2-Kraftwerk unter anderem in Teilprojekten von H2Mare (Wasserstoff-Leitprojekte: H2Mare: Offshore-Technologien), einem der drei deutschen Wasserstoff-Leitprojekte,zur Validierung von Modellen und Simulationen. Auch dafür soll Kraftwerk wertvolle Ergebnisse zur bedarfsgerechten Auslegung wasserstoffbasierter Energieversorgungssysteme liefern.

Möglichkeit praxisbezogene und nutzbare Erkenntnisse zu gewinnen

Das Team am Fraunhofer IWU sieht das H2-Kraftwerk als Chance, an einem realen, industrierelevanten Versuchsaufbau direkt umsetzbare Erkenntnisse zu gewinnen. Mark Richter, Leiter Geschäftsfeld Klimaneutraler Fabrikbetreib: «Wir untersuchen und beantworten ganz konkrete Fragen, um insbesondere mittelständischen Unternehmen möglichst gute Hilfestellungen zu bieten: für die Nutzung wasserstoffbasierter Energiesysteme zur dezentralen Energieversorgung; für die Planung, Auslegung und Integration solcher Systeme in bestehende Fabriken, für ein optimales Gesamtenergiemanagement und in diesem Zusammenhang auch für die Ökobilanzierung von Unternehmen».

Kompakter Aufbau einer Vielzahl von Komponenten

Am Fraunhofer IWU soll das H2-Kraftwerk in die Energieversorgung der Forschungsfabrik eingebunden werden. Wasserstoff dient dabei als Energiespeicher: Die institutseigene Photovoltaikanlage liefert Energie, mit deren Hilfe der Elektrolyseur des H2-Kraftwerks Wasserstoff erzeugt. Hierzu wird Wasser in einer speziellen Anlage aufbereitet und anschliessend in einem Tank gelagert. Der erzeugte Wasserstoff wird durch einen Kompressor auf bis zu 300 bar verdichtet und in Flaschenbündeln gespeichert. Benötigt die Forschungsfabrik in Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint, Strom, wird der gespeicherte Wasserstoff im Brennstoffzellensystem verstromt. Um zusätzlich die dabei erzeugte Abwärme der Brennstoffzelle zu nutzen, kommt ein Wärmetauscher zum Einsatz. Die in der Brennstoffzelle produzierte und nicht unmittelbar verbrauchte elektrische Energie kann bedarfsgerecht in einem zusätzlichen Batteriespeicher gespeichert werden. All diese Komponenten finden in einem kompakten Aufbau hinter der Forschungsfabrik Platz.

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