Dekarbonisierung der Industrie: Wasserstoff-Kraftwerk am Fraunhofer IWU demonstriert klimaneutralen Fabrikbetrieb

© Fraunhofer IWUChemnitz - Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz nimmt bei der Erforschung effizienter Wasserstoff-Technologien eine zentrale Rolle ein. Die dortigen H2-Projekte haben den Aufbau einer erfolgreichen H2-Wirtschaft in Deutschland zu Ziel. Mit dem neuen H2-Kraftwerk soll wichtiges Know-how für kleine und mittlere Unternehmen gewonnen werden.

Wie lässt sich die Energieversorgung von Fabriken dekarbonisieren, ohne die Konkurrenzfähigkeit des Betriebs zu gefährden? Eine Vielzahl von Einzeltechnologien und Energieversorgungs- und Speicherkonzepten gibt es bereits, jedoch fehlt oft noch die Wirtschaftlichkeit oder das Know-how für die konkrete Planung und den realen Betrieb. Genau diese Lücke soll nun das Wasserstoff-Kraftwerk am Fraunhofer IWU in Chemnitz schließen.

Erstklassige Chance für direkt umsetzbare Erkenntnisse mit Hilfe von industrierelevantem Versuchsaufbau
In der Forschungsfabrik am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU wird schon seit einiger Zeit an der energie- und ressourceneffizienten Produktion gearbeitet. Für eine klimaneutrale Fabrik ist die Versorgung mit regenerativ erzeugter Energie einschließlich „grüner“ Speichertechnologien ein wesentlicher Baustein. Das aus einem Elektrolyseur, einem Wasserstoffspeicher, einer Brennstoffzelle und einem zusätzlichem Batteriespeicher bestehende neue H2-Kraftwerk an der Forschungsfabrik des Fraunhofer IWU soll wichtige Impulse zur dezentralen, stationären Energieversorgung von Fabriken mit Wasserstoff geben.

Die seit kurzem fertiggestellte Station hat ungefähr die Maße eines Carports für zwei Fahrzeuge und soll in mehreren Forschungsprojekten die Praxistauglichkeit von Wasserstoff als dezentrale Speichertechnologie unter Beweis stellen sowie wertvolles Praxiswissen gerade für kleine und mittlere Unternehmen aufbauen. Nicht zuletzt sind auch maßgeschneiderte Schulungsangebote vorgesehen. Die erste Schulung „Nachhaltige Energieversorgung mit H2-Systemen“ findet Ende Mai in Chemnitz statt.

Das Team am Fraunhofer IWU sieht das H2-Kraftwerk als erstklassige Chance, direkt umsetzbare Erkenntnisse an einem realen, industrierelevanten Versuchsaufbau zu gewinnen. „Wir untersuchen und beantworten ganz konkrete Fragen, um insbesondere mittelständischen Unternehmen möglichst gute Hilfestellungen zu bieten: für die Nutzung wasserstoffbasierter Energiesysteme zur dezentralen Energieversorgung; für die Planung, Auslegung und Integration solcher Systeme in bestehende Fabriken, für ein optimales Gesamtenergiemanagement und in diesem Zusammenhang auch für die Ökobilanzierung von Unternehmen“, erläutert Mark Richter, Leiter Geschäftsfeld Klimaneutraler Fabrikbetrieb am Fraunhofer IWU.

H2-Kraftwerk in Energieversorgung der Forschungsfabrik eingebunden
Am Fraunhofer IWU wird das H2-Kraftwerk in die Energieversorgung der Forschungsfabrik eingebunden. Wasserstoff dient dabei als Energiespeicher. Die institutseigene Photovoltaikanlage liefert grünen Strom, mit dem der Elektrolyseur des H2-Kraftwerks Wasserstoff erzeugt. Hierzu wird Wasser in einer speziellen Anlage aufbereitet und anschließend in einem Tank gelagert. Der erzeugte Wasserstoff wird durch einen Kompressor auf bis zu 300?bar verdichtet und in Flaschenbündeln gespeichert. Benötigt die Forschungsfabrik in Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint, Strom, wird der gespeicherte Wasserstoff im Brennstoffzellensystem verstromt. Um zusätzlich die dabei erzeugte Abwärme der Brennstoffzelle zu nutzen, kommt ein Wärmetauscher zum Einsatz. Die in der Brennstoffzelle produzierte und nicht unmittelbar verbrauchte elektrische Energie kann bedarfsgerecht in einem zusätzlichen Batteriespeicher gespeichert werden. All diese Komponenten finden in einem kompakten Aufbau direkt hinter der Forschungsfabrik Platz.

Zusätzlich dient das H2-Kraftwerk unter anderem in Teilprojekten des Wasserstoff-Leitprojektes H2Mare zur Validierung von Modellen und Simulationen. Die Fraunhofer IWU Wissenschaftler erwarten darüber auch wertvolle Ergebnisse zur bedarfsgerechten Auslegung wasserstoffbasierter Energieversorgungssysteme.

Das H2-Kraftwerk entstand mit Fördermitteln der Sächsischen Aufbaubank und des EU-Projekts „Clean Energy City“ zur Erprobung von Wasserstoff-Technologien als Ersatz fossiler Energieträger. Weiterer Projektpartner in „Clean Energy City“ ist die Technische Universität Chemnitz.