Schwerin – Bereits am 1. Juni 2015 startete am Forschungsinstitut HIAT (Hydrogen and Informatics Institut of Applied Technology) ein dreijähriges Forschungsprojekt zur Entwicklung eines neuartigen PEM-Wasserelektrolysesystems. Das Vorhaben ist ein Kooperationsforschungsprojekt zwischen der HIAT gGmbH und dem innovativen Industrieunternehmen Hydyne GmbH. Unterstützt wird das Vorhaben von der Landesregierung Mecklenburg-Vorpommern und dem Europäischen Fond für Regionale Entwicklung (EFRE).
Im Fokus des F&E-Projektes „DiPresser“ steht als favorisierte Anwendung die quasiautonome Wärmeversorgung von typischen Einfamilienhäusern (KfW Effizienzhaus 70, ca. 120 m² Wohnfläche, ca. 7.000 kWh/a Wärmeenergiebedarf) aus regenerativen Energiequellen (Solar, Wind). In dem Verbundvorhaben wird der elektrische Strom von Windströmungsturbinen bzw. Solaranlagen für die Spaltung von Wasser zu Sauerstoff und Wasserstoff eingesetzt. Der produzierte Wasserstoff wird in konventionell verfügbaren 200 bar Druckgasflaschen-Bündel gespeichert (Ein Bündel: 12 x 200 bar Flaschen). Das hat den Vorteil, dass auf ein zertifiziertes und weltweit etabliertes Speichersystem zurückgegriffen werden kann. Zur Erreichung des Wasserstoffdruckes von max. 200 bar wird es innerhalb des Projektes notwendig sein, einen entsprechenden Druckelektrolyseur mit einem Wasserstoffausgangsdruck von 200 bar zu entwickeln und zu installieren.
Somit kann auf kostenintensive Wasserstoffkompressoren verzichtet werden, was sich positiv auf die Amortisation der Komplettanlage auswirken wird. Um den hohen Wasserstoffausgangsdruck zu erreichen, wird ein Differenzdruckkonzept entwickelt. Das bedeutet, dass zwischen dem Anoden- und Kathodenraum ein Differenzdruck in Höhe von maximal 200 bar aufgebaut werden kann (Anode: 1 bar, Kathode maximal 200 bar). Der Vorteil hierbei: Das für die chemische Reaktion notwendige destillierte Wasser, das der Anode zugeführt wird, muss nicht aktiv gegen 200 bar gepumpt werden. Weitere Kosteneinsparungen bei dem Elektrolysesystem werden durch die Substitution der nach dem Stand der Technik verwendeten teuren Systemkomponenten und Stackmaterialien realisiert.
Das Problem bei der Nutzung regenerativer Energien ist offensichtlich. In den sonnenreichen und warmen Jahreszeiten wird zu viel Energie produziert. Diese kann nicht adäquat genutzt werden, da der Bedarf an Wärme- und Elektroenergie sehr gering ist. In den dunklen, kalten Jahreszeiten hingegen kann der Energiebedarf durch die Solarenergie nicht gedeckt werden. Es muss folglich sehr kostenintensive Elektro- und Wärmeenergie aus den öffentlichen Elektro- und Gasnetzen bezogen werden. Um dieser Situation entgegen zu wirken, muss überschüssige, eigenproduzierte Energie langzeitlich zwischengespeichert werden.
Das Schlüsselelement Wasserstoff kann im Gegensatz zum elektrischen Strom auch langfristig in entsprechenden Druckspeichern gelagert werden. Der chemische Langzeitspeicher dient demnach dazu, das Potential fluktuierender Wind- oder Solarenergie wesentlich effizienter zu nutzen. Wie andere chemische Brennstoffe (z.B. Erdgas) ist Wasserstoff ein Energieträger, der bei Wärmebedarf konventionell über eine entsprechende Gasheizung bzw. ein BHKW verbrannt werden kann. So ergibt sich beim Heizen mit Wasserstoff eine Reihe von Vorteilen gegenüber fossilen Gasen. Es entstehen keine CO2-Emmisionen, die Verbrennungstemperatur ist höher als beim Erdgas, sodass keine Stickstoffoxide (NOx) entstehen. Das Verbrennungsprodukt Wasser wird bei der üblichen Warmwasserheizung nahezu vollständig kondensiert (Kondensat ist reines Wasser).