Demonstration eines komplett reinen Wasserstoff-Brennstoffzellen-Systems
LivingH2
Der Wärmemarkt stellt einen komplexen Nutzungssektor dar, in welchem zur Erreichung der Klimaschutzziele neben Effizienzmaßnahmen der Umstieg auf erneuerbare Energien relevant ist. Der Nationale Wasserstoffrat (NWR) geht für das Jahr 2030 von einem Wasserstoffbedarf von 5 bis 10 TWh und einem darauffolgenden schnellen Anstieg auf ca. 125 bis 500 TWh aus [1]. In einer vom NWR beauftragten Studie wurden insbesondere in den Bereichen Fern- und Prozesswärmebereitstellung Wasserstoffbedarfe identifiziert [2]. In diesem Kontext besitzen wasserstoffbasierte Kraft-Wärme-Kopplungs(KWK)-Systeme eine hohe Relevanz, da diese Systeme fossil betriebene Blockheizkraftwerke (BHKW) einfach substituieren und einen Beitrag zu einer nachhaltigen Energieversorgung leisten können. Das Vorhaben "LivingH2" schließt, durch die Installation und den sicheren Betrieb eines vollständig mit Wasserstoff versorgtem BHKW in einer typischen Hausumgebung mit Standardanschlüssen, daran an. Dafür wurde das gesamte Wasserstoffsystem ausgehend von der grünen H2-Produktion in einem „Living Lab“ implementiert.
Basierend auf dem Vorhabenziel wurden fünf zentrale Forschungsaufgaben abgeleitet:
1. Entwicklung verbesserter Polymerelektrolytbrennstoffzellen-Membranelektrodeneinheiten (PEMBZ-MEAs),
2. Integration von MEAs in Brennstoffzellenstapel,
3. Optimierung und Entwicklung des BZ-KWK-Systems,
4. Installation und Demonstration eines Gesamtsystems mit H2-BHKW,
5. Techno-ökonomische, ökologische und soziale Bewertung der Lösung.
An dem Projekt sind deutsche und französische Partner beteiligt. Darunter Hochschulen, Forschungseinrichtungen, Energiekonzerne und mittelständische Unternehmen. In dem Projekt erfolgt ein intensiver Austausch zwischen deutschen und französischen Projektbeteiligten.
Im Rahmen des Vorhabens bringen die deutschen Projektbeteiligten deren Expertise für die Entwicklung von BZ-Systemen und soziale, techno-ökonomische sowie ökologische Bewertungen ein. Die französischen Partner beteiligen sich mit Expertise in der Entwicklung neuer PEM BZ-MEAs und Energielösungen mit Wasserstoff.
Die Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher befasst sich in dem Vorhaben mit der techno-ökonomischen und ökologischen Evaluation des Verfahrenskonzeptes sowie dessen vergleichende Einordnung zu konventionellen Alternativen. Weiterhin werden mit dem nationalen Optimierungsmodell der Forschungsstelle makroökonomische Einflüsse sowie mögliche klimaschutzrelevante Effekte des Konzeptes auf Deutschland und Frankreich analysiert und bewertet.
Quellen:
[1] Nationaler Wasserstoffrat, Ed., "Update 2024: Treibhausgaseinsparungen und der damit verbun-dene Wasserstoffbedarf in Deutschland," 2024. [Online]. Available: https://www.wasserstoffrat.de/fileadmin/wasserstoffrat/media/Dokumente/2024/2024-05-03_NWR-Grundlagenpapier_Update_2024_Wasserstoffbedarfe.pdf
[2] Fraunhofer ISE / IEE, "Bottom-Up Studie zu Pfadoptionen einer effizienten und sozialverträglichen Dekarbonisierung des Wärmesektors: Kurzfassung," 2022. [Online]. Available: https://www.wasserstoffrat.de/fileadmin/wasserstoffrat/media/Dokumente/2022/Kurzfassung_bottom-up-Studie_20221127.pdf
