Neuartige Konzepte für die Wasserstoff-Elektrolyse (NElo)

Strom aus erneuerbaren Energien steht nur fluktuierend zur Verfügung und kann teilweise nicht abgenommen werden.



Gefördert durch die

Einleitung

Strom aus erneuerbaren Energien steht nur fluktuierend zur Verfügung und kann teilweise nicht abgenommen werden. Hier bietet es sich an, diese sonst „verlorene“ Energie mittels Power-to-X Verfahren z.B. für den Verkehrssektor als Kraftstoff nutzbar zu machen. Insbesondere im Hinblick auf Betankungszeit und Reichweite für Fahrzeuge im überregionalen Verkehr bietet sich die Nutzung von Wasserstoff (H2) oder Erdgas (CNG) an.

Einordnung des Energieträgers Wasserstoff im Kontext der Energiewende (c)
Einordnung des Energieträgers Wasserstoff im Kontext der Energiewende

Die Erzeugung von Wasserstoff erfolgt mit Hilfe von Elektrolyse, die über geeignete Leistungselektronik Strom aus dem Netz in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. CNG kann über einen weiteren Prozessschrit aus H2 erzeugt werden.

Voraussetzung ist dabei ein hoher Wirkungsgrad des Elektrolyse-Systems. Für den Betrieb mit erneuerbaren Energien muss das insbesondere im Teillastbereich erfüllt sein. Elektrolyseanlagen sollen dabei dezentral entweder an Orten mit großer Menge an „überschüssigem“ Strom oder z.B. im Umfeld von Wasserstofftankstellen ins Stromnetz integriert werden können. Hierbei kommt die Anforderung nach „netzfreundlichem“ Betrieb dazu, so dass möglichst keine Belastung des Netzes durch vom Gleichrichter verursachte Oberschwingungen entsteht.

 

 

Grafische Darstellung der Aufgaben im NElo-Projekt (c)
Aufgaben im NElo-Projekt

Ziele

Ziel des NElo-Projektes ist damit einerseits die Ermittlung von Anforderungen an und aus dem Elektrolyseprozess. Hierzu wird der Elektrolyseprozess mit Hilfe eines Forschungselektrolyseurs auf seine Eigenschaften bezüglich Teillast, Einfluss der Eingangsstromform und ggf. Startzeiten untersucht und modelliert. Der Forschungselektrolyseur kann dabei mit Hilfe einer Forschungs-Prozessstromquelle betrieben werden, um den Einfluss verschiedener Gleichrichter und Anforderungen an neue Gleichrichter zu ermitteln. Daraus ergibt sich das weitere Ziel, neue Gleichrichter zu entwickeln, die für größere Leistungen geeignet sind, den Prozess möglichst optimal versorgen und das Netz nicht belasten.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Photovoltaik, Arbeitsgruppe: Elektrische Energiespeichersysteme

Institut für Photovoltaik

Stand des Projektes

Aktuell befindet sich ein Forschungselektrolyseur im Aufbau, um den Elektrolyseprozess untersuchen zu können. Für weitere Untersuchungen sind hier noch Erweiterung bezüglich Prozessgasbehandlung und Elektrolytkreislauf notwendig. Der Prototyp einer Forschungs-Prozessstromquelle zur Erzeugung beliebiger Ströme für den Forschungselektrolyseur ist aufgebaut und muss im Bereich EMV und Regler-Eigenschaften optimiert werden. Des Weiteren liegen erste Überlegungen für neue Gleichrichter für größere Elektrolysesystem vor.

Ansprechpartner beim ILEA und dem Institut für Photovoltaik (IPV)

Steffen Bintz, M.Sc.
 

Steffen Bintz, M.Sc.

Akademischer Mitarbeiter

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