Erforschung von Möglichkeiten des Technologietransfers aus der Automobilindustrie zur Realisierung eines modularen Low-Cost-Elektrolysesystems der 100 kW-Klasse

Projektzeitraum: 01.11.2015 – 31.10.2018

Im Zuge der Energiewende wird zunehmend Strom aus fluktuierenden Quellen erzeugt. Die Energiegewinnung aus Sonne und Wind ist abhängig von der Witterung und kann daher stark schwanken. So entstehen regional Situationen, bei denen die regenerative Stromproduktion den Bedarf zeitweise übersteigt. Eine Lösung für diese Herausforderung, liegt im sogenannten Power-to-Gas-Verfahren. Hierbei wird Strom aus Sonnen- und Windenergie mithilfe eines Elektrolyseurs in Wasserstoff umgewandelt, welcher ohne Verluste und über einen langen Zeitraum gespeichert werden kann. Bei Bedarf kann der Wasserstoff dann rückverstromt, oder aber als klimafreundlicher Kraftstoff von Brennstoffzellenfahrzeugen genutzt werden. Letzteres kommt der Dekarbonisierung des Verkehrs, also einem Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energieträger zum Antrieb von Fahrzeugen, entgegen.

Bisher standen die hohen Investitionskosten gerade bei kleineren Elektrolyseuren einer Markteinführung im Wege. Hier setzt das Projekt ecoPtG an: Durch ein einfaches Konzept, vereinfachte Fertigungsverfahren und günstige Materialien wie Kunststoff soll die geplante alkalische 100-Kilowatt-Elektrolyse fit für den Markt werden. Um das zu erreichen, greifen wir vor allem auf Erfahrungen aus der Automobilindustrie zurück. Im Fokus stehen dabei die Leistungselektronik, Steuerung und Sensorik sowie verfahrenstechnische Komponenten, etwa für die Temperierung und Medienkreisläufe. Viele dieser Komponenten werden für Autos bereits günstig in Großserie hergestellt – und erfüllen zugleich die Anforderungen der Elektrolyse. Im Rahmen von ecoPtG wird geprüft, wie genau der Technologietransfer erfolgen kann.
In diesem Projekt analysiert das RLI Betriebs- und Anwendungsszenarien für das Elektrolysesystem im Kontext von Wasserstofftankstellen und Off-Grid-Anwendungen. Zu den konkreten Aufgaben gehört:

  • Leitung des Arbeitspakets „Prozess-, Simulations- und Marktpotenzialanalyse“
  • Entwicklung eines Simulationsmodells, welches das gesamte Elektrolysesystem mit allen relevanten Effekten abbilden kann:
    • Bestimmung eines geeigneten Detaillierungsgrads, um qualitativ hochwertige Simulationsergebnisse bei angemessener Rechenzeit zu ermöglichen
    • Ausarbeitung von Key Perfomance Indicators, die eine technische und wirtschaftliche Bewertung zulassen
  • Entwicklung einer Steuerungsstrategie für den stationären sowie den dynamischen Betrieb von Elektrolyseuren:
    • Übersetzung der entwickelten Simulations-Software in ein Steuerungstool, welches einen optimierten Betrieb der Elektrolysesysteme unter Einbeziehung von Wetter-, Strompreis- und Bedarfsprognosen, zulässt
  • Bestimmung von Einsatzpotenzialen von Elektrolysesystemen im Mobilitätssektor, an Off-Grid-Standorten und in der Wirtschaft:
    • Bestimmung passender Standorte mit Einsatzpotenzialen für Wasserstoff
    • Ermittlung technischer Anforderungen an das System bei standortabhängigen Umweltbedingungen
    • Marktpotenzialanalysen zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit der einzelnen Standorte

Beteiligen Sie sich am ecoPtG-Projekt!

Denken Sie darüber nach, Wasserstoffanwendungen in ihren Betrieb zu integrieren? Das RLI sucht Unternehmen oder Gemeinden, die sich für eine Machbarkeitsanalyse im Rahmen von ecoPtG zu Verfügung stellen würden.

Denkbar sind etwa die Versorgung von Tankstellen, PKW- und Nutzfahrzeugflotten, Logistik-Hubs, Zügen, Schiffen und Industrieprozessen sowie die Verwendung von Wasserstoff als Energiespeicher. Für diese Anwendungsfälle werden reale Szenarien gesucht, für die dann Machbarkeitsanalysen erstellt werden.

Möchten Sie mehr wissen, oder sich für die Studie bewerben? Wir freuen uns auf Ihre Nachricht.
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Hydrotechnik
Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).
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Koordiniert durch den Projektträger Jülich (PTJ).
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Kontakt



Oliver Arnhold


Projektleiter

Jörn Hartmann


Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Marlon Fleck


Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Stephen Bosch


Wissenschaftlicher Mitarbeiter