Die Nebenprodukte der Elektrolyse − Sauerstoff und Wärme − effizient zu nutzen, möchte eine neue Versuchsanlage in Zittau aufzeigen. Nun hat die Stadt die Baugenehmigung dafür erteilt. 

 

Die Pilotanlage mit Namen „LA-SeVe“ wird für 2,7 Millionen Euro auf dem Gelände der Stadtwerke Zittau (Sachsen) errichtet. Der Name steht für „Laboranlage Sektorengekoppelte Verwertung der PEM-Elektrolyseprodukte“. Der Elektrolyseur soll, wie die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG mitteilt, in einem zwölf mal zweieinhalb Meter großen Containerraum Platz finden. Eine neue Trafostation soll ihn mit Strom versorgen.

Die Wärmepumpe mit einer thermischen Leistung von maximal 105 kW bekommt zusammen mit Pufferspeicher, Pumpen und Regelungstechnik eine fünf mal fünf Meter große Standfläche in einer bestehenden Halle und wird über einen Wasserkreislauf an den Elektrolyseur angebunden. Die Abwärme aus dem Forschungsbetrieb des Elektrolyseurs geht über die Wärmepumpe in das städtische Fernwärmenetz.

Gefragte Handelsgüter

Die Anlage wird im Rahmen des Projektes „IntegrH2ate“ errichtet. Von der Stadt wurde nun die Baugenehmigung dafür erteilt, die Fertigstellung ist für Anfang kommenden Jahres geplant. 

In diesem Projekt untersuchen die Forschenden die Kopplung zwischen PEM-Elektrolyse, Wärmepumpe und Wärmenetz. „PEM“ steht für Polymer-Elektrolyt-Membran. Diese lässt nur gezielt Reaktionsprodukte hindurch und dient bei der Elektrolyse zur Trennung der beiden Elektroden. PEM-Elektrolyseure sind unempfindlich gegenüber Lastwechseln. Insofern erachten sie die Forscher als besonders geeignet für die Wasserstoffproduktion mithilfe von Strom aus volatilen erneuerbaren Quellen. Im Projekt soll die Abwärme aus der Elektrolyse durch die Wärmepumpe so aufgewertet werden, dass diese als Fernwärme im Versorgungsnetz der Stadt dienen kann. Auch der Sauerstoff aus der Elektrolyse soll bei entsprechender Reinheit zu einer gefragten Handelsware werden, wie die Wissenschaftler erklären.

Die nun genehmigte Versuchsanlage dient primär der Betriebsoptimierung des 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, sollen sich Betriebsweise und Betriebsparameter ändern. Mit der Anlage in Zittau prüft das Projektteam nun in der Praxis die Konzepte, die es in den vergangenen Jahren entwickelt hat. 

Clemens Schneider, Projektleiter am Fraunhofer IEG, erläutert: „Mit unseren Versuchsanlagen schaffen wir eine Testinfrastruktur, um industrienahe Prozesse zu testen und zu qualifizieren.“ Im Technikums-Maßstab solle erprobt werden, wie sich die Nebenprodukte Wärme und Sauerstoff aus der Elektrolyse bei dynamischer Betriebsweise optimal aufbereiten lassen. „Zudem stellt 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.“

Konsortialpartner des Projektes sind die Linde GmbH und das Fraunhofer IEG mit seinem Standort Zittau. Das Bundesforschungsministerium fördert es mit rund 19 Millionen Euro, das IEG erhält dabei eine Fördersumme in Höhe von etwa 4,2 Millionen Euro.