Kleine, dezentrale Wasserstoffkraftwerke könnten dem produzierenden Mittelstand bei der Dekarbonisierung ihrer Prozesse helfen. An der Idee forscht ein Team des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz.
In einem Gebäude, das so groß wie ein Carport für zwei Fahrzeuge sein soll, brachten die Forscher einen Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher, Brennstoffzellen und zusätzliche Batteriespeicher unter. Dieses dezentrale Wasserstoffkraftwerk versorgt zunächst die Forschungsfabrik des Fraunhofer IWU in Chemnitz. Anhand dieses Demonstrators wollen die Forscher die Praxistauglichkeit so eine Anlage beweisen und Praxiswissen für den Betrieb sammeln.
Die Anlage sei bereits fertiggestellt und in die Energieversorgung der Forschungsfabrik eingebunden. Eine Photovoltaik-Anlage auf dem Areal versorgt den Elektrolyseur mit Strom. Der in der Anlage erzeugte Wasserstoff wird auf 300 bar verdichtet und in einem Flaschenbündel gespeichert. Braucht die Fabrik mal mehr Strom als die Photovoltaik-Anlage liefern kann, soll der Wasserstoff in den Brennstoffzellen wieder verstromt werden. Ein Wärmetauscher sorgt dafür, dass die in der Brennstoffzelle entstehende Wärme auch gleich genutzt werden kann.
An dem Wasserstoffkraftwerk sollen Schulungen für Unternehmen angeboten werden. Der erste Termin dafür finde Ende Mai statt. „Wir untersuchen und beantworten ganz konkrete Fragen, um insbesondere mittelständischen Unternehmen möglichst gute Hilfestellungen zu bieten“, sagt Mark Richter, Leiter des Geschäftsfeldes klimaneutraler Fabrikbetrieb.
Dazu befasst sich das Team um Richter mit der Nutzung wasserstoffbasierter Energiesysteme zur dezentralen Energieversorgung. Außerdem untersucht das Team, wie eine bedarfsgerechte Planung und Auslegung solcher Systeme in bestehende Fabriken aussehen kann. Ein weiteres Forschungsgebiet sind die Anforderungen an ein zum Energiemanagement in so einem System und in diesem Zusammenhang auch die Ökobilanzierung von Unternehmen. Die Anlage soll zusätzlich auf Forschern des Wasserstoffprojektes „H2Mare“ genutzt werden, um Modelle und Simulationen zu validieren.
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Wasserstoff ist energienegativ und kein Energielieferant. Wasserstoff benötigt mehr Energie als wir wieder herausbekommen, da sämtliche Umwandlungsverluste eben nicht mehr zur Verfügung stehen.
Das heißt effektiv, dass Wasserstoffkraftwerke Energieverbraucher sind und keine Energielieferanten. Energiepositiv ist Wind und Solar oder auch Wasser. Wasserstoffkraftwerke sind eher so etwas wie ineffiziente Batterien. Ich stecke viel Energie rein und kann dann zu anderen Zeiten einen Teil davon wieder zurückgewinnen.
Um uns den Wasserstoff leisten zu können, brauchen wir erst entsprechend Wind, Solar etc um diese Energie in Wasserstoff speichern zu können. Leider aber bauen sich diese energiepositiven Assets nicht von alleine und wir tun dies auch nicht im benötigten Maßstab. Nicht einmal annäherungsweise.
Statt dessen setzen wir massiv auf Erdgas (ebenfalls energiepositiv für unsere Belange). Energiewende? Oh ja, hin zu Erdgas und mehr Erdgas und mehr Emissionen. Warum tun wir das?
So etwas sollte in jedem Ort stehen um überschüssige Windkraft und PV -Strom zu absorbieren; der Netzausbau könnte dann auch wesentlich weniger umfangreich gestaltet werden; Man sollte bei Skalierbarkeit dezentral Erzeugergenossenschaften bilden
Genau so ist das. Da können vor allem die „Norddeutschen“ ein Lied von singen.
Würde viele Probleme zumindest helfen abzuflachen.
PS: Das „Abschalten“ müssen wir ja auch bezahlen. Also. Ran an den Speck.
Nach einem groben Vergleich …. Leider ist ja die Stromerzeugung für Wasserstoff nicht besonders Effizient und die Speicherung , wenn man auch Wartung, Vorschriften, Auflagen, TÜV etc. mit berücksichtigt, kompliziert. Wenn ein Mittelständler Strom Speichern möchte, wäre doch Solid Flow eine effizientere Möglichkeit. Man braucht vielleicht etwas mehr Fläche bei den Tanks aber das Speichermedium ist komplett ungefährlich, hat die doppelte Energieausbeute (Round Trip), ist unkompliziert skalierbar und braucht damit bei gleicher Leistung nur die Hälfte der PV-Modulfläche. Im täglichen operativen Handling des einfachen Anwenders ist das weitaus ungefährlicher und weniger anfällig … oder sehe ich das falsch?
Meinen Sie Vanadium-Redox-Flow-Batterien? Die haben einen sehr teuren Elektrolyten. Die Technik scheint sich deshalb die letzten 7-8 Jahre nicht weiterentwickelt zu haben. Kaum einer redet davon.
Es ist gut das es getestet wird. Die Schwierigkeiten haben die Vorredner schon gut zusammengefasst. Wenn sich das dann zeigt ist viel gewonnen, weil man dann sicher weis wo es keinen Sinn ergibt. Die vielen Batteriefabriken und NaIon Technik wird dem in kurzer Zeit meiner Meinung nach entgegenstehen. Ein in Richtung PV-Tag-Nacht-Speicherung optimiertes Batterie-System wird dann solange wirtschaftlicher sein, bis wirklich mal die großen Überschüsse an EE anfallen. Bis dahin finde ich es aber auch wertvoll H2 nicht völlig zu negieren. Allein weil man es irgendwann als Senke braucht.
der x-te Matthias schrieb:
„Allein weil man es irgendwann als Senke braucht.“
Das ist völlig korrekt. Aber wir haben das Problem, dass derzeit Wasserstoff gepusht wird und damit auch Hydrolyse.
Wir haben aber unseren Stromverbrauch noch nicht mit Erneuerbaren gedeckt und sind meilenweit davon entfernt.
Das heißt für uns konkret, dass wir unseren Primärenergieverbrauch erhöhen, ohne einen passenden Zubau an Erneuerbaren zu haben. Deswegen auch der dringliche Vorschlag unserer Regierung, massiv Erdgas auszubauen. Einer der Gründe dafür ist eben die geplante Wasserstoffwirtschaft zu einer Zeit zu der wir uns das noch nicht leisten können.
Da werden Hunderte von Milliarden investiert, um die Situation zu verschlimmern und Vladof jubelt über seine Umsätze, da er ja den Ländern sein Erdgas verkaufen kann, denen wir es vor der Nase weggekauft haben (wir können uns es ja leisten und kein Preis ist zu hoch) in unserer Sucht nach mehr Erdgas.
Batterien sind Kurzzeitspeicher, die nur wirtschaftlich betrieben werden können, wenn sie fast täglich be- und entladen werden, also für den untertägigen Ausgleich. Wasserstoff wird wichtig, wenn man über Wochen im Durchschnitt zu wenig Erneuerbaren-Erträge hat. Für diesen Fall Batterien vorzuhalten, die nur zwei-dreimal pro Jahr zum Einsatz kommen, lohnt sich nicht. Da akzeptiert man lieber den schlechten Wirkungsgrad der H2-Rückverstromung.
Natürlich sollte man jetzt mit dem Aufbau von Elektrolyse- und Rückverstromungskapazitäten im industriellen Maßstab beginnen. Sonst muss immer mehr Strom aus den hinzukommenden Erneuerbaren-Anlagen abgeregelt werden, und das Geschrei, das dann los geht, möchte man nicht hören. Und die einschlägige Industrie, die die Anlagen baut, braucht auch ein Hochlaufzeit. Das wird 10 Jahre gehen, bis die so weit sind, in ausreichender Menge Anlagen liefern zu können.
@JCW: Ich bin ganz bei Ihnen. Nur mit der Aussage schlechter Wirkungsgrad bei der Rückverstromung nicht. Im Artikel wird extra erwähnt, dass die Abwärme der Brennstoffzelle genutzt wird. Damit ist ein sehr hoher gesamtenergetischer Wirkungsgrad erreichbar.
Heinz Scherer schrieb:
„Im Artikel wird extra erwähnt, dass die Abwärme der Brennstoffzelle genutzt wird. Damit ist ein sehr hoher gesamtenergetischer Wirkungsgrad erreichbar.“
Soweit die Theorie. Die nutzbare Abwärme ist allerdings „low grade“ also hat eine niedrige Temperatur und ist damit für sehr wenige Einsatzzwecke geeignet. Einer dieser Einsatzzwecke ist Heizen. In welcher Saison heizen wir noch einmal? Also in diesem Projekt (Solar, wann noch einmal haben wir Spitzenerträge?) wenig sinnvoll, ausser es kommt Wasserstoff aus der Dampfreformierung (Kohle, Erdgas) oder aber Netzstrom (Kohle, Erdgas) zum Einsatz.
Wenn allerdings Windkraft statt Solar genutzt würde, dann kann das durchaus einen positiven Effekt haben und die Verluste sind dann nicht ganz so dramatisch. Als Ingenieur hast du sicher auch den baulichen Aufwand im Blick. Und vor allem den Progress des Aufbaus von geeigneten Energiequellen, so dass wir uns diese Verluste auch leisten können.
Im Übrigen müsste der Strom nicht abgeregelt werden, wenn er zu wirtschaftlichen Konditionen abgegeben würde. Dann wäre eine effiziente Direktnutzung möglich, durchaus mit lokaler Speicherung (die Speichermöglichkeiten existieren oft bereits).
Das würde aber bedeuten, dass diese Strommengen nicht mehr doppelt bezahlt würden und die entsprechenden Gewinne würden reduziert werden. Deine gekaufte Kilowattstunde Strom enthält auch den Preis für die Kilowattstunde, die du nicht bekommst. Du bezahlst Beide.
Weder haben wir derzeit zuviel Strom, noch wird dies 2030 der Fall sein. Nach Ansicht unserer Regierung werden wir gegen 2035 erst anfangen, unseren Stromverbrauch aus Erneuerbaren abzudecken. Das heißt, irgendwann um 2035 fangen wir an erste zarte Überschüsse zu erwirtschaften. Bis dahin müssten wir unser System umstellen von der Bevorzugung fossiler Brennstoffe auf die Bevorzugung Erneuerbarer Energie.
Was tun wir statt dessen? Wir erhöhen unseren Bedarf für Primärenergie und damit notwendigerweise die Menge an Brennstoffen, die diese Erhöhung decken, denn die Erneuerbaren stellen wir nicht zur Verfügung. Schließlich haben wir unsere Fördermittel bereits für Wasserstoff und andere Erdgasprojekte verschossen. Sowas kann doch eigentlich nur Leuten einfallen, die gerne Dinge abfackeln.
@Dirk Schiller: Ich bitte beim Sie zu bleiben, solange ich kein Du anbiete. Sie scheinen engagiert zu sein, gegen die Wasserstoffwirtschaft zu kämpfen. Sie vermischen diverse Themen und ziehen teilweise falsche Schlussfolgerungen. Und lassen Sie bitte in Zukunft das Thema Erdgas beiseite, denn in einem 100%-EE-System gibt es keine Erdgasnutzung mehr. Mich interessiert bei all den Diskussionen nicht das hier und heute, sondern die Zukunft und die Transformation dahin.
Zuerst mal zum Anlass meines Kommentars. Bei einer hoffentlich sehr dezentralen zukünftigen Energiewirtschaft, kann sehr viel Abwärme genutzt werden, sogar bei günstigen (sofern mal in Massen produziert) Niedertemperaturbrennstoffzellen (es gibt auch andere). Auch außerhalb der Heizperiode benötigen wir in unseren Immobilien viel Warmwasser für z.B. Duschen. Bei modernen hoch wärmegedämmten Gebäuden sogar mehr als Heizenergie.
Sie verwechseln (absichtlich?) auch die jährliche Gesamtstrommenge mit den täglichen Überschüssen aus Sonne und Wind, welche mit zunehmendem Ausbau immer größere werden und genutzt werden müssen. Ziel ist derzeit in 2030 alleine 235 GW Leistung aus PV zu haben.
Ich bin bei Ihnen, wenn es darum geht Strom, dort wo es wirtschaftlich geht, direkt zu nutzen. Man kann mit Stromüberschüssen auch große Warmwasserpuffer aufheizen. Sektorenkopplung muss also mitgedacht werden. Trotzdem benötigen wir große Mengen von saisonalem Speicher zur Rückverstromung. Das geht im TWh-Bereich am günstigsten mit Wasserstoff.
Wenn wir über Kosten für Strom diskutieren, dann müssen wir immer Erzeugung und Transport zusammen berücksichtigen. Bei Massenproduktion wird H2-Erzeugung mittels Pipelines verteilt je KWh deutlich günstiger sein, als Strom durch Kabel zu verteilen. Vor allem weil dort auch immer das Problem der Synchronität von Erzeugung und Verbrauch gegeben ist.
Die große Aufgabe ist so schnell wie möglich PV und Wind auszubauen, aber gleichzeitig sich auf die zukünftig notwendige Wasserstoffwirtschaft vorzubereiten. Und da sowas Zeit braucht, wird es am Anfang auch Investitionen geben müssen, die nicht gleich rentabel sind unser aber technisch weiterbringen.
Die Kunst ist nun, das ganze Thema zu optimieren. Da tut sich die Politik leider sehr schwer.
Noch ergänzend zum Thema Erdgas als Brückentechnologie. Lesen Sie mal meinen umfangreichen Kommentar hierzu:
https://www.pv-magazine.de/2019/10/29/deutsche-energiewirtschaft-reduziert-co2-emissionen-um-40-prozent/
IWU = Immer Wieder Unnütze Sachen. Immer wieder kräftig mit Fördergeldern befördert.
Ich will es noch vertiefen. Vor einigen Jahren hat IWU ca. 3 Millionen für einen schlechten TWIKE-Clon-Prototypen bekommen. Rausgekommen ist nichts. Vermutlich hat man hier nur eine stark geförderte Picea-Anlage aufgebaut. Ein guter Bekannter hat sowas seit ca. 2,5 Jahren. Im ersten Sommer füllten sich die Stahlflaschen, dann war aber im Winter die Brennstoffzelle kaputt. Im folgenden Sommer war auch mal der Elektrolyseur kaputt. Dann gab es wieder einen Ausfall der Brennstoffzelle. Es gab Kompensationszahlungen. Jetzt soll er eine komplett neue, diesmal 3-phasige Anlage erhalten. Die ursprüngliche Anlage kostete 90.000 Euro exklusiv der 30 kW PV. Das Wasserstoffzentrum Chemnitz sollte für 20 Millionen einen großen Elektrolyseur erhalten. Förderung 5 Millionen. Der Energieversorger „eins Energie in Sachsen“ sollte den bauen. Man hat gerechnet und wollte den Eigenanteil nicht zahlen. Man beschwerte sich über die Spediteure, die sollten sich für Wasserstoff-Lkw finanziell kräftig beteiligen. Die hatten aber „Railport“ gebaut, eine Bahn-Verteil-Lkw-Schnittstelle. Die waren also am Langstrecken-Lkw-Transport nicht mehr so interessiert. Grund: keiner will mehr als Fahrer den Knochenjob machen. Also schreit die einschlägige Chemnitzer Politik: und wieder mag man uns nicht und will uns den Elektrolyseur nicht komplett schenken und auch den Anschluss ans Wasserstoffkernnetz nicht.
die wichtigen Fragen werden nicht beantwortet:
was kostet die Anlage, umgerecht auf die kWh ?
zu welchem Preis kaufen die Gasversorger derzeit Gas ein ?
armortisiert sich das ?