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

ecoPTG_platziert
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 starken Schwankungen unterworfen. So entstehen regional Situationen, bei denen die regenerative Stromproduktion den Bedarf zeitweise übersteigt. Bei der Lösung dieser Herausforderung und bei der Dekarbonisierung des Verkehrs, also einem Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energieträger, spielt Wasserstoff – erzeugt im sogenannten Power-to-Gas-Verfahren – eine Schlüsselrolle: Durch die Umwandlung von Strom zu Gas wird Sonnen- und Windenergie speicherbar – ohne Verluste und über einen langen Zeitraum. Bei Bedarf kann der Wasserstoff rückverstromt oder aber als klimafreundlicher Kraftstoff von Brennstoffzellenfahrzeugen genutzt werden. Bisher standen die hohen Investitionskosten gerade bei kleineren Elektrolyseuren einer Markteinführung im Wege. Die Partner IAV, ZSW, RLI und HT wollen dies mit ihrem Projekt „ecoPtG“ ändern: 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, nutzen die Projektpartner vor allem die Erfahrungen der Automobilindustrie. Im Fokus stehen dabei die Leistungselektronik, Steuerung und Sensorik sowie verfahrenstechnische Komponenten, etwa für die Temperierung und Medienkreisläufe. Viele dieser Komponenten werden für Autos mit verschiedenen Antriebstechniken 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 die Betriebs- und Anwendungsszenarien des Elektrolysesystems im Kontext von Wasserstofftankstellen und Off-Grid-Anwendungen.
Das RLI übernimmt die Leitung des Arbeitspakets „Prozess-, Simulations- und Marktpotentialanalyse“. Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines Simulationsmodells, welches das gesamte Elektrolysesystem mit allen relevanten Effekten abbilden kann. Dazu muss, bedingt durch den Anwendungsfall, ein geeigneter Detaillierungsgrad bestimmt werden, um qualitativ hochwertige Simulationsergebnisse bei angemessener Rechenzeit zu ermöglichen. Gleichzeitig werden Key Perfomance Indicators ausgearbeitet, die es erlauben, die Güte des Elektrolyseurs in Hinsicht auf technische und wirtschaftliche Aspekte bewerten zu können. Auf dieser Grundlage werden bestmögliche Strategien für den stationäre sowie den dynamischen Betrieb des Elektrolyseurs ermittelt. Weitergehend werden mögliche Standorte sowie die daraus resultierenden technischen Anforderungen an das System untersucht und im Rahmen einer Marktpotenzialanalyse die Wirtschaftlichkeit der einzelnen Standorte bewertet. Für Wasserstofftankstellen mit Anbindung zum Stromnetz (Onsite) sowie abgelegenen Gebieten ohne Netzanbindung (Off-Grid) werden simultativ Orte und Mengen des zukünftigen Bedarfs an Elektrolyseuren der 100 kW Klasse prognostiziert. Abschließend wird aus den Ergebnissen eine Handlungsempfehlung sowohl für den „Onsite“ als auch den „Off-Grid“ Betrieb abgeleitet.
Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).


Koordiniert durch den Projektträger Jülich (PTJ).




Ansprechpartner & Mitarbeiter



Fabian Grüger

+49 (0)30 5304 2009


Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Oliver Hoch

+49 (0)30 5304 2009


Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Marlon Fleck

+49 (0)30 5304 2001


Wissenschaftlicher Mitarbeiter