RES2H2

Wasserstoff als Speichermedium zur optimalen Integration erneuerbarer Energiequellen

Die Einbindung von Stromerzeugung aus Windfarmen und PV-Generatoren kann bei wachsender Bedeutung dieser Energiequellen zu Problemen in den Elektrizitätsversorgungsnetzen führen. Grund dafür ist die zeitlich schwankende und nicht vollständig vorhersagbare elektrische Leistung, die von diesen Anlagen bereitgestellt wird (siehe dazu auch das Projekt HyWindBalance). Insbesondere in kleinen Netzen (z.B. auf Inseln) und in schwach ausgebauten Netzregionen werden die Auswirkungen spürbar sein.

Eine Möglichkeit, diesen Schwierigkeiten zu begegnen, ist die Speicherung von elektrischer Energie in Form von Wasserstoff mittels Elektrolyse. Der Wasserstoff kann bei Bedarf wieder „verstromt“ werden (in Brennstoffzellen, mit Gasturbinen oder Verbrennungsmotoren).

Ziel des Projekts RES2H2 (Renewables to Hydrogen) war die Untersuchung und Optimierung des Betriebsverhaltens von Wind-Wasserstoff-Systemen. Zwei solcher Anlagen gehörten zum Projekt.

Im spanischen Teilprojekt ging es um die gesicherte Bereitstellung von Trinkwasser aus der Meerwasserentsalzung. Bei Flaute lieferte eine Wasserstoff-betriebene Brennstoffzelle die benötigte elektrische Energie.

Im griechischen Teilprojekt ging es neben der Wasserstoffproduktion um die Integration eines Metallhydridspeichers für Wasserstoff. Diese Speichertechnik ermöglicht die Aufnahme von relativ großen Mengen von Wasserstoff pro Volumeneinheit bei geringen Drücken (hier max. 20 bar). Allerdings ist zur Ladung bzw. Entladung des Speichers die Ab- bzw. Zufuhr von Wärme nötig. 

Die Rolle von PLANET

PLANET war Partner im griechischen Teilprojekt und an der Auslegung dieses Systems beteiligt.

Zu den Zielen gehörte es, durch eine geschickte Betriebsstrategie kurze Start-Stop-Zyklen einzelner Komponenten zu vermeiden, trotz des schwankenden Windenergie-Angebots. Außerdem sollte der Energieverbrauch der Nebenaggregate möglichst gering gehalten werden. Dazu führte PLANET umfangreiche Simulationen durch.

Während der Betriebsphase konnte das Computermodell anhand gemessener Daten weiter optimiert werden und findet in Folgeprojekten Verwendung. 

Ferner hat PLANET wesentlich zu einer Marktstudie für Wasserstoff aus erneuerbarer Energie beigetragen. Für diesen „grünen“ Wasserstoff stehen die klassischen Vertriebswege von Industriegasen nicht oder nur bedingt zur Verfügung.

Kern unserer Untersuchung war Wasserstoff aus Windstrom-Überschüssen, die beim Betrieb großer (Offshore-) Windparks zeitweise entstehen werden. Für die Betreiber kann es wirtschaftlich interessant sein, den Wasserstoff zeitversetzt wieder in Strom zurückzuwandeln und einzuspeisen. Auf diese Weise würden Windparks in der Lage sein, gesicherte Leistung nach einem "Fahrplan" zur Verfügung zu stellen oder Leistung für die Netzregelung .

Außerhalb des Elektrizitätssektors kann besonders die Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff im Straßenverkehr lukrativ sein (vgl. Projekt HyFLEET:CUTE).