Das Hauptziel des Systems ist es, den grünenStrom künftig nicht mehr über weite Strecken zu transportieren. Dafür sollen dezentrale Speichermöglichkeiten für regenerativ erzeugte Energie entwickelt werden. In dem vom BMWi (Bundsesministerium für Wirtschaft und Energie) geförderten Vorhaben arbeitet Robert Bosch als Koordinator mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) zusammen.
Bis zum Jahr 2050 soll aufgrund des Energiekonzepts aus dem Jahr 2010 ein weitreichender Umbau der Energieversorgung in Deutschland stattfinden. Die wesentlichen Ziele sind, den primären Energieverbrauch um 50 Prozent zu senken sowie den Anteil an erneuerbaren Energien auf 80 Prozent des Strombedarfs und auf 60 Prozent des Bruttoenergieverbrauchs zu erhöhen. Die starke Wetterabhängigkeit stellt dabei eine Herausforderung dar, insbesondere für die Speicherung erneuerbarer Energien aus Sonne oder Wind.
Speichermöglichkeit im Fokus
Die Forscher setzen dabei auf ein System aus drei Kernkomponenten: Einem Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseur (PEM-Elektrolyseur), einer Festoxidbrennstoffzelle (SOFC – solid oxide fuel cell) und mehreren Wasserstoff-Speichertanks. Durch diese Kombination soll das Problem der Speicherung und damit der Versorgungssicherheit bei der Nutzung von erneuerbaren Energien gelöst werden.
Wasserstoff als Energieträger
Die Forscher gehen von einem Wohngebiet mit etwa 100 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 läuft sowohl mit Wasserstoff als auch mit Erdgas, somit schafft sie die Bedingungen für den Übergang von fossiler zu regenerativer Energieversorgung. Annika Utz, die Leiterin des Forschungsprojekts erklärt: „Dies ist ein entscheidendes Kriterium für die Versorgungssicherheit. Sollte tatsächlich einmal nicht genügend Wasserstoff zur Verfügung stehen, kann kurzfristig auf Erdgas umgestellt werden. Der Vorteil dieses Speichersystems ist das nicht, wie bei den bisher üblichen Batteriespeichern, größere Kapazitäten stets erheblich höhere Kosten bedeuten. Denn Wasserstoff kann auch in großen Mengen vergleichsweise günstig und damit wirtschaftlicher gespeichert werden.
Treibstoff auch für Fahrzeuge
Außer zur Energieversorgung der Haushalte soll das System auch zu einer umweltfreundlichen Mobilität beitragen. So könnte im Quartier eine Wasserstoff-Zapfsäule installiert werden, an der brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge innerhalb weniger Minuten effizient betankt werden können. Dafür muss der Wasserstoffdruck jedoch auf etwa 800 bar erhöht werden. Zur stärkeren Komprimierung untersuchen Bosch und das Fraunhofer ISE das Potenzial eines wartungsarmen, hocheffizienten elektrochemischen Kompressors für den Verkehrssektor.
