Das Wasserstoff-Leitprojekt „H2Giga“ ist um einen Baustein reicher. In Zittau hat eine Versuchsanlage den Betrieb aufgenommen, die Elektrolyse, Wärmepumpe und Wärmenetz verbindet.

 

Die Wärmeauskopplung aus dem Elektrolyseverfahren nimmt nun eine Versuchsanlage unter die Lupe, die auf dem Gelände der Stadtwerke Zittau in Betrieb gegangen ist. Den Komplex haben die Beteiligten rund um das Fraunhofer Institut für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien (IEG) auf den Namen „Laboranlage Sektorengekoppelte Verwertung der PEM-Elektrolyseprodukte“ (LA-SeVe) getauft.

Bestandteile der Anlage sind neben einem PEM-Elektrolyseur eine Wärmepumpe, die die Abwärme des Elektrolyseprozesses für das Fernwärmenetz der sächsischen Stadt nutzbar machen soll. Der ebenfalls im Verfahren anfallende Sauerstoff könne später auch in den Handel gelangen, heißt es in einer Mitteilung des Fraunhofer IEG.

Zunächst erproben die Projektpartner die Abläufe, um die eigenen Konzepte der industriellen Sektorenkopplung zu überprüfen. Sie erwarten sich Aufschluss darüber, wie effizient Elektrolyseur und Wärmepumpe im strom-, wärme- oder wasserstoffgeführten Betrieb miteinander arbeiten. Der Betrieb und die Parameter seien davon abhängig, ob der Fokus auf dem Einsatz grünen Überschussstroms, dem Einsparen fossiler Energieträger oder der optimalen Wasserstoffproduktion liegt, heißt es weiter.

Industrienahe Prozesse testen

Die Latte für das Projekt legen die Beteiligten selbst hoch. Sie wollen „nachweisen, dass die Auskopplung und die effektive Nutzung des Elektrolyseproduktes Wärme die Wirtschaftlichkeit der Elektrolyse verbessert“, so Thomas Emmert, Chef der Forschungs- und Entwicklungsabteilung bei der Linde GmbH. Linde ist Gesamtprojekt-Koordinator des Projekts „IntegrH2ate“, in dessen Rahmen die Anlage entstanden und dessen weiterer Konsortialpartner das Fraunhofer IEG mit seinem Standort Zittau ist.

„IntegrH2ate“ ist wiederum Teil des Wasserstoff-Leitprojekts „H2Giga“, das als Ziel die serielle Produktion von Elektrolyseuren ausgegeben hat. Für das Zittauer Konzept hat das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) rund 19 Millionen Euro bereitgestellt. Ressortchefin Dorothee Bär (CSU) war zur Inbetriebnahme angereist und würdigte das Projekt auch als „Baustein des Strukturwandels“ in der Oberlausitz.

Clemens Schneider, Projektleiter am Fraunhofer IEG, sieht den Nutzen der Test-Infrastruktur darin, industrienahe Prozesse für Hersteller und Betreiber testen und qualifizieren zu können. Dazu zählen die Methanisierung von Kohlendioxid, geschlossene Kohlenstoffkreisläufe, Tests von Verdichtern für Sauerstoff und Wasserstoff sowie Wasserstoff-Brenner und weitere Komponenten zur Nutzung der Haupt- und Nebenprodukte aus der PEM-Elektrolyse.

PEM steht für Polymer-Elektrolyt-Membranen, auch Protonenaustauschmembranen genannt. Sie trennen bei der Elektrolyse die beiden Elektroden und lassen gezielt entstehende Produkte passieren.

Für den Bau der Laboranlage benötigten die Projektpartner 2,7 Millionen Euro aus dem Investitionstopf. Der Elektrolyseur findet in einem Container Platz, der zwölf Meter lang und 2,5 Meter breit ist. Eine neue Trafostation liefert den erforderlichen Strom. 

Die Wärmepumpe wiederum verfügt über eine thermische Leistung von bis zu 105 kW. Mit dem angegliederten Pufferspeicher, den Pumpen und der Regelungstechnik belegt die Apparatur eine fünf Quadratmeter große Fläche in einer existierenden Halle. Die Wärmepumpe ist über einen Wasserkreislauf an den Elektrolyseur angebunden.