Speichertechnologie für grünen Strom

  • 14. September 2016

Bosch und Fraunhofer-ISE erforschen dezen­trale Energie­ver­sor­gung mit Brenn­stoff­zellen.

Bei erneuerbaren Energien stellt die wirtschaftliche Speicherung eine Heraus­forderung dar. Hier setzt das For­schungs­pro­jekt „District Energy Storage and Supply System 2020+“ an: Haupt­ziel ist, den grünen Strom künftig nicht mehr über weite Strecken zu trans­por­tieren. Dafür sollen dezen­trale Speicher­mög­lich­keiten ent­wickelt werden. In dem vom Bundes­minis­terium für Wirt­schaft und Energie geför­derten Vor­haben arbeitet die Robert Bosch GmbH als Koordi­nator mit dem Fraun­hofer-Institut für solare Energie­systeme zusammen. Für das For­schungs­pro­jekt DESS2020+ wurde eine Lauf­zeit von drei Jahren – bis Oktober 2018 – fest­ge­setzt. Es ist Teil des sechsten Energie­for­schungs­pro­gramms „For­schung für eine um­welt­schonende, zuver­lässige und bezahl­bare Energie­ver­sorgung“ des Bundes­minis­teriums für Wirtschaft und Energie.

Energiespeicher

Abb.: Konzept zur Speicherung und Nutzung von de­zen­tral er­zeugter, er­neuer­barer Energie in einem Wohn­quartier. (Bild: Bosch)

„Wir untersuchen ein weitgehend geschlossenes System für Wohn­quartiere, in dem Strom rege­ne­rativ erzeugt, vor Ort gespei­chert und dort auch ver­braucht wird. Das soll nicht nur in den ange­schlos­senen Haus­halten funk­tio­nieren, sondern auch bei wasser­stoff­be­trie­benen Fahr­zeugen“, sagt Annika Utz. Die Ingeni­eurin leitet das Projekt DESS2020+ am Bosch-For­schungs­campus in Renningen. Die Forscher setzen dabei auf ein System aus drei Kern­kompo­nenten: einem Protonen-Aus­tausch-Membran-Elektro­ly­seur, einer Fest­oxid­brenn­stoff­zelle und mehreren Wasser­stoff-Speicher­tanks.

Die Forscher gehen von einem Wohngebiet mit etwa hundert Haus­halten aus, in dem Strom beispiels­weise über eine Photo­voltaik­anlage ge­wonnen wird. Ein PEM-Elektro­lyseur nutzt diesen Strom, um Wasser in die Bestand­teile Wasser­stoff und Sauer­stoff zu spalten. Der Wasser­stoff wird in Tanks gespei­chert und unab­hängig vom Erzeu­gungs­zeit­punkt zum Betrieb der Brenn­stoff­zelle genutzt. Diese liefert bedarfs­ge­recht Strom sowie Energie zur Wasser­er­wärmung und Raum­heizung der ange­schlos­senen Gebäude. „Die Fest­oxid­brenn­stoff­zelle eignet sich besonders, weil sie sowohl mit Wasser­stoff als auch mit Erd­gas läuft und somit optimal für den Über­gang von fossiler zu rege­nera­tiver Energie­ver­sorgung ge­eignet ist. Dies ist ein ent­schei­dendes Krite­rium für die Ver­sorgungs­sicher­heit. Sollte tat­säch­lich ein­mal nicht genügend Wasser­stoff zur Ver­fügung stehen, kann kurz­fristig auf Erd­gas umge­stellt werden“, er­klärt Utz. Der Vor­teil dieses Speicher­systems: Bei bisher üb­lichen Batterie­speichern gehen größere Kapa­zi­täten stets ein­her mit erheb­lich höheren Kosten. Wasser­stoff hin­gegen kann auch in großen Mengen ver­gleichs­weise günstig und damit wirt­schaft­licher gespei­chert werden.

Außer der Energieversorgung der Haushalte soll das System auch zur um­welt­freund­lichen Mobi­lität bei­tragen. So könnte im Quartier eine Wasser­stoff-Zapf­säule instal­liert werden, an der brenn­stoff­zellen­betrie­bene Fahr­zeuge inner­halb weniger Minuten effi­zient betankt werden. Dafür muss der Wasser­stoff­druck jedoch auf etwa acht­hundert Bar erhöht werden – für die Energie­ver­sorgung von Gebäuden genügt ein Druck von fünfzig Bar. Zur stärkeren Kompri­mierung unter­suchen Bosch und das Fraun­hofer-ISE das Poten­zial eines wartungs­armen, hoch­effi­zienten elektro­che­mischen Kom­pres­sors für den Verkehrs­sektor.

Bosch / RK

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