Wasserstoff Made in Germany: Elektrolyse-Projekt mit Sektorenkopplung am Start
Auf dem Weg zur Klimaneutralität benötigt vor allem die Industrie grünen Wasserstoff als Alternative. Wie dieser effizient und vor Ort hergestellt werden kann, will eine Versuchsanlage in der Lausitz nun zeigen.
19.08.2024 – In der Kraftwerksstrategie setzt die Bundesregierung vor allem im Bereich der Industrie auf die Nutzung von grünem Wasserstoff. Neben Importen braucht es dafür vor allem effiziente, also kostengünstige heimische Elektrolyseure, die aus grünem Strom Wasserstoff erzeugen und die Nebenprodukte Sauerstoff und Wärme wirtschaftlich nutzen.Den Weg dazu möchte die neue Versuchsanlage LA-SeVe in Zittau aufzeigen, die aktuell im Rahmen des Projektes IntegrH2ate aufgebaut wird. Nun hat die Stadt die Baugenehmigung erteilt. Die Fertigstellung ist für Anfang 2025 geplant.
„Wir freuen uns, mit diesem Meilenstein auch einen Beitrag zum Strukturwandel in der Lausitz zu schaffen“, kommentiert Mario Ragwitz, Leiter des Fraunhofer IEG, das Projekt. „Danke an Projektteam, Stadt und Stadtwerk, die hier an einem Strang ziehen und Spitzenforschung in die Lausitz bringen“ – lnnovationen und Wertschöpfung werden folgen, ist sich Ragwitz sicher. „Damit werden wir nachweisen, dass die Auskopplung und die effektive Nutzung des Elektrolyseproduktes Wärme die Wirtschaftlichkeit der Elektrolyse verbessert“, verspricht Thomas Emmert von Linde AG. Er ist Gesamtprojekt-Koordinator von IntegrH2ate. Mittelfristig werde dies die Umsetzung von Elektrolyseprojekten mit Sektorenkopplung vorantreiben und den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft unterstützen.
Elektrolyseur HGAS1SP der Fa. ITM Power, Grundbaustein des Versuchsaufbaus. © ITM Power
Versuchsanlage macht Elektrolyseur und Wärmepumpe gemeinsam effizient
Das Projekt IntegrH2te untersucht die Kopplung zwischen PEM-Elektrolyse, Wärmepumpe und Wärmenetz. Die Abwärme aus der Elektrolyse soll laut Projektbeschreibung durch die Wärmepumpe so aufgewertet werden, dass diese als Fernwärme im Versorgungsnetz der Stadt dienen kann. Auch der Sauerstoff aus der Elektrolyse ist bei entsprechender Reinheit eine gefragte Handelsware, erläutern die Forschenden. Die nun genehmigte Versuchsanlage diene primär der Betriebsoptimierung des innovativen Anlagenkonzeptes und der effizienten Kopplung von Elektrolyseuren und Wärmepumpen bei strom-, wärme- oder wasserstoffgeführter Betriebsweise.
Je nachdem, ob der Fokus auf die Nutzung von grünem Überschussstrom, der Einsparung von fossilen Energieträgern oder der optimalen Wasserstoffherstellung liegt, ändern sich Betriebsweise und Betriebsparameter, heißt es weiter. Mit der Anlage in Zittau prüfe man nun in der Praxis die Konzepte, die man in den letzten Jahren entwickelt habe, erläutert das Projektteam.
Test-Infrastruktur für industrienahe Prozesse
„Mit unseren Versuchsanlagen schaffen wir eine Test-Infrastruktur, um industrienahe Prozesse zu testen und zu qualifizieren“, sagt Clemens Schneider, Projektleiter am Fraunhofer IEG. „Wir wollen im Technikums-Maßstab erproben, wie sich die Nebenprodukte Wärme und Sauerstoff aus der Elektrolyse bei dynamischer Betriebsweise optimal aufbereiten lassen.“
Zudem stelle die Versuchsanlage eine Plattform dar, um zukünftig industrienahe Prozesse für Hersteller und Betreiber zu testen und zu qualifizieren, etwa die Methanisierung von Kohlendioxid, geschlossene Kohlestoffkreisläufe, Tests von Verdichtern für Sauerstoff und Wasserstoff sowie Wasserstoff-Brenner und weitere Komponenten zur Nutzung der Haupt- und Nebenprodukte aus der PEM-Elektrolyse.
Protonenaustauschmembranen oder Polymer-Elektrolyt-Membrane, kurz PEM, dienen in Elektrolyse zur Trennung der beiden Elektroden und lassen nur gezielt Reaktionsprodukte hindurch, heißt es im Projektbericht. PEM-Elektrolyseure besitzen eine gute Teillastfähigkeit und gute Wirkungsgrade. Sie sind unempfindlich gegenüber Lastwechseln, erläutern die Forschenden. Insofern eigneten sie sich besonders für die Produktion von Wasserstoff mit Strom aus volatilen erneuerbaren Quellen.
Start Versuchsaufbau in Zittau
Die Laboranlage Sektorengekoppelte Verwertung der PEM-Elektrolyseprodukte (LA-SeVe) wird nun mit einer Investition von 2,7 Millionen Euro auf dem Gelände der Stadtwerke Zittau entstehen. Der Elektrolyseur findet in einem Containerraum von rund 12 Meter Länge und 2,5 Meter Breite Platz und wird über eine neue Trafostation mit Strom versorgt. Die Wärmepumpe mit einer Leistung von maximal 105 kW (thermisch) bekommt zusammen mit Pufferspeicher, Pumpen und Regelungstechnik eine 5 mal 5 Meter große Standfläche in einer bestehenden Halle und wird über einen Wasserkreislauf an den Elektrolyseur angebunden, berichten die Projektleiter. Die Abwärme aus dem Forschungsbetrieb des Elektrolyseurs gehe dann über die Wärmepumpe in das städtische Fernwärmenetz.
Das Land Brandenburg strebt ieine führende Rolle in der grünen Wasserstoff-Produktion an. 2023 hatte das Land angekündigt, dass ein 1.100 Kilometer langes Transportnetz entstehen soll, um Brandenburgs Grundstoffindustrie sowie Berlin und Deutschlands Süden mit klimafreundlichem Wasserstoff zu versorgen. na
