Durch die volatile Stromerzeugung regenerativer Energiequellen entsteht ein Bedarf Stromangebot und -nachfrage zeitlich zu entkoppeln. Neue Speichertechnologien kommen eine entscheidende Rolle zu, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Eine Möglichkeit Strom aus regenerativen Energiequellen zu speichern, bietet die Wasserelektrolyse. Zu Zeiten mit überschüssigem Stromangebot wird der speicherfähige und vielseitig einsetzbare Energieträger Wasserstoff erzeugt. Das Potenzial von Wasserstoff als Energieträger ist seit Jahrzehnten bekannt und wird in letzten Jahren aktiv diskutiert, aber hohe Kapitalkosten bei dem Aufbau der Wasserstoffherstellungsanlage und die Ungewissheit über zukünftige Kosten- und Leistungsverbesserungen sind Hindernisse für Investitionen in die Wasserelektrolyse. Bessere Skalierungs- und damit eng verbundene Integrationsansätze versprechen eine wesentliche Kostensenkung für grünen Wasserstoff sowie dem Anlagenbetreiber mehr Flexibilität.
H2Giga ist eines der zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie gestarteten Wasserstoff-Leitprojekte des BMBF. Ziel ist es, Elektrolyseure in Serienfertigung zu bringen und einen effizienten Betrieb zu ermöglichen. Mit der Modellierung, Automatisierung, Integration und Optimierung von Elektrolyse-Modulen beschäftigt sich das Teilprojekt „eModule“.
Gemeinsam mit den Projektpartnern werden im Rahmen des Teilprojekts eModule hersteller- und prozessunabhängige und soweit möglich technologieunabhängige Standardintegrationsprofile für Wasserelektrolyseure entwickeln, in der verschiedene Betriebs- und Nutzungsszenarien von Elektrolyseuren in einer Referenzanlage abgebildet werden können. Es soll ermittelt werden, wie sich die einzelnen Elektrolyseurkomponenten sowie der Elektrolyseur als Ganzes unter volatilen Bedingungen auf Netz- und Abnehmerseite verhalten und welchen spezifischen Anforderungen sie unterliegen.
Das Institut für Automatisierungstechnik der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg hat im Teilprojekt eModule seinen Fokus auf die Konzeptionierung und prototypische Realisierung eines Leitsystems zur Steuerung der Elektrolyseur-Module. Es soll die Möglichkeit geschaffen werden, eine heterogene, ggf. auch aus Elektrolyseur-Modulen verschiedener Hersteller zusammengestellte Anlage unter typischen Lastsituationen (statisch) und Betriebsszenarien (dynamisch) zu testen, sowohl simulativ als auch in hybriden Modul-Konstellationen. Auf Basis einer herstellerneutralen Spezifikation der Dienste (Services) der Elektrolyseur-Module können damit die einzelnen Module gezielt gesteuert werden, um die Ziele des übergeordneten Elektrizitäts- und/oder Wasserstoff-Logistik-Netzes zu realisieren. Dabei werden der aktuelle Zustand und die Historie jedes einzelnen Moduls sowie die Situation der mit ihm verbundenen Wasserstoffverbraucher und des elektrischen Netzes berücksichtigt. Dies soll ein dezentrales Lastmanagement und eine sinnvolle Energieverteilung und Wasserstoff-Logistik ermöglichen, sowie die schnelle Integration von Elektrolyseur-Modulen verschiedener Hersteller und ein die Elektrolyseure schonender Betrieb gewährleisten.
Projektlaufzeit: 05/2021 – 05/2025
Projektpartner:
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Institut für Technische Thermodynamik
- Semodia GmbH (Semodia)
- Technische Universität Dresden Process-To-Order Lab (TUD-P2O)
- Technische Universität Dresden, Professur für Prozessleittechnik und Arbeitsgruppe für Systemverfahrenstechnik (TUD-PLT/SVT)
- VDMA Power-to-X for Applications
Bearbeitet durch: M.Sc. Artan Markaj, M.Sc. Lena Katharina Scholz, M.Sc. Vincent Henkel
Dieses Projekt wird gefördert vom:
An den drei vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gestarteten Leitprojekten zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie sind etwa 130 Institutionen aus Wirtschaft und Wissenschaft beteiligt, das Fördervolumen liegt bei rund 500 Millionen Euro.
Letzte Änderung: 13. Januar 2023