Erstmals Abwärme als Fernwärme nutzbar

Eine neue Versuchsanlage der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG in Deutschland soll testen, inwiefern neben Wasserstoff auch weitere Elektrolyse-Produkte nutzbar gemacht werden können. Mit einer Steigerung des Zusatznutzens durch die Verwendung von Nebenprodukten könnte die Wirtschaftlichkeit der Elektrolyse insgesamt verbessert werden.

Wärme und Sauerstoff sind Nebenprodukte, die bei der Wasserstoff-Erzeugung durch Elektrolyse anfallen. Eine Nutzung der Nebenprodukte könnte die Kosten - gerade bei grosstechnischen Elektrolyseanlagen - verringern. Damit befasst sich das Projekt IntegrH2ate aus der Projektreihe H₂Giga. Um zu testen, welche Möglichkeiten es gibt, haben die Projektbeteiligten verschiedene Betriebsstrategien entwickelt und verglichen, wie sich die Nebenprodukte einsetzen lassen. Die neu entwickelten Konzepte werden nun in der neuen Anlage «LA-SeVe» (Laboranlage Sektorengekoppelte Verwertung der PEM-Elektrolyseprodukte) in Zittau getestet.

Abwärme für das städtische Netz in Zittau nutzbar

Die von Elektrolyseuren produzierte Abwärme lässt sich nur bedingt weiterverwenden, da sie mit nur etwa 50 °C für Fernwärme zu tief ist. Aus diesem Grund haben die Projektbeteiligten einen Elektrolyseur mit einer Grosswärmepumpe koppelt. Diese erhöht die Temperatur der Abwärme auf 90-95 °C und ermögliche es so die Abwärme in das städtische Versorgungsnetz einzuspeisen. In der Versuchsanlage soll sich laut Projektbeschreibung auch zeigen, wie sich die Kopplung bei einer dynamischen Betriebsweise des Elektrolyseurs optimieren lässt. Denn je nach Einsatzzweck der Elektrolyseanlage – zum Beispiel, um Überschussstrom zu nutzen oder konkrete Wasserstoffbedarfsszenarien abzudecken – unterscheidet sich die Betriebsweise eines Elektrolyseurs.

Die dynamische Betriebsweise hat auch Auswirkungen auf das Nebenprodukt Sauerstoff. Damit dieser für die Medizin oder die chemische Industrie nutzbar wird, muss er in den meisten Fällen gereinigt und verdichtet werden. Hierzu gibt es ebenfalls Konzepte, für die sich nun eine Testinfrastruktur im Technikumsmassstab bietet.

Heizen von 40 Wohnungen

Gemäss der Medienmitteilung ist die Versuchsanlage ist mit einem 250-Kilowatt-PEM-Elektrolyseur ausgestattet. Nach der Aufwertung der Abwärme durch die Wärmepumpe könnten jährlich voraussichtlich etwa 240 Megawattstunden Wärme in das Versorgungsnetz Zittaus eingespeist werden. Dies unter der Voraussetzung, dass der Elektrolyseur mit etwa 2400 Volllaststunden in der Laboranlage wirtschaftlich betrieben wird. Zum Vergleich: Durchschnittlich werden in Deutschland für das Beheizen einer Wohnung mit 50 Quadratmetern knapp sechs Megawattstunden benötigt. Mit der eingespeisten Abwärme aus der Versuchsanlage liessen sich in Zittau somit etwa 40 Wohnungen beheizen. Industrielle Anlagen haben, so das Projektteam, ein deutlich grösseres Potenzial bei der Abwärmenutzung.