Abwärme der Wasserstoff-Elektrolyse speist Fernwärmenetz

Bei der Wasserstoff-Erzeugung durch Elektrolyse fallen Wärme und Sauerstoff als Nebenprodukte an. Bislang wurden diese kaum genutzt, Kühlsysteme führten die Abwärme ab, der Sauerstoff wurde in die Umgebung abgegeben. Könnten die Nebenprodukte jedoch weiterverwendet werden, verringerten sich die Kosten – gerade bei großtechnischen Elektrolyseanlagen. An diesem Ziel forscht das H₂Giga-Projekt IntegrH₂ate.

Laboranlage mit realer Anwendung

Die im Projekt entwickelten Konzepte testet nun die neue „Laboranlage Sektorengekoppelte Verwertung der PEM-Elektrolyseprodukte“ (LA-SeVe) in Zittau. Bisher lässt sich die Abwärme von Elektrolyseuren nur bedingt weiterverwenden, da sie nur eine Temperatur von etwa 50 °C hat – zu wenig, um sie als Fernwärme zu nutzen. Das Besondere an der neuen Laboranlage ist, dass sie erstmalig einen Elektrolyseur mit einer Großwärmepumpe koppelt. Die Wärmepumpe erhöht die Temperatur der Abwärme auf 90 bis 95 °C. Dadurch ist es möglich, die Abwärme in das städtische Versorgungsnetz einzuspeisen.

Damit bekommt die Laboranlage eine reale Anwendung und gibt den Forschenden die Möglichkeit, ihre Konzepte im Praxistest zu analysieren. In der Versuchsanlage soll sich auch zeigen, wie sich die Kopplung bei einer dynamischen Betriebsweise des Elektrolyseurs optimieren lässt. Denn je nach Einsatzzweck der Elektrolyseanlage – zum Beispiel, um Überschussstrom zu nutzen oder konkrete Wasserstoffbedarfsszenarien abzudecken – unterscheidet sich die Betriebsweise eines Elektrolyseurs.

Wärme für Zittauer Haushalte

Die Versuchsanlage ist mit einem 250-Kilowatt-PEM-Elektrolyseur (Protonen-Austauschmembran-Elektrolyseur) ausgestattet. Nach der Aufwertung der Abwärme durch die Wärmepumpe können jährlich voraussichtlich etwa 240 Megawattstunden Wärme in das lokale Versorgungsnetz eingespeist werden. Damit lassen sich etwa 40 Wohnungen mit je 50 Quadratmetern beheizen. Industrielle Elektrolyseanlagen haben ein deutlich größeres Potenzial der Abwärmenutzung.

Sauerstoff für Medizin- und Chemie-Industrie

Die dynamische Betriebsweise hat auch Auswirkungen auf das Nebenprodukt Sauerstoff. Für den Einsatz in Medizin und chemischer Industrie muss er in den meisten Fällen gereinigt und verdichtet werden. Hierzu entwickelt das H₂Giga-Projekt ebenfalls Konzepte, für die sich nun eine Testinfrastruktur im Technikumsmaßstab bietet.

Über die Wasserstoff-Leitprojekte

Die drei Leitprojekte H₂Giga, H₂Mare und TransHyDE sind das bisher größte Forschungsprogramm des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt zur Wasserstofftechnologie. Wir verantworten für alle Projekte die Projektförderung und begleiten die Öffentlichkeitsarbeit.