Klimaneutraler Fabrikbetrieb: dank Chemnitzer Wasserstoff-Kraftwerk keine Zukunftsmusik mehr

In der Forschungsfabrik am Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU wird schon seit geraumer Zeit an der energie- und ressourceneffizienten Produktion gearbeitet. Für eine klimaneutrale Fabrik ist die Versorgung mit regenerativ erzeugter Energie einschließlich »grüner« Speichertechnologien ein wesentlicher Baustein. Das H2-Kraftwerk an der Forschungsfabrik, bestehend aus Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher, Brennstoffzelle und zusätzlichem Batteriespeicher, wird wichtige Impulse zur dezentralen, stationären Energieversorgung von Fabriken mit Wasserstoff geben.

Wie lässt sich die Energieversorgung von Fabriken dekarbonisieren, ohne die Konkurrenzfähigkeit des Betriebs zu gefährden? Eine Vielzahl von Einzeltechnologien und Energieversorgungs- und Speicherkonzepten gibt es bereits, jedoch fehlt oft noch die Wirtschaftlichkeit oder das Know-how für die konkrete Planung und den realen Betrieb. Genau diese Lücke schließt nun das H2-Kraftwerk am Fraunhofer IWU. Die seit kurzem fertiggestellte Station hat ungefähr die Maße eines Carports für zwei Fahrzeuge und wird in mehreren Forschungsprojekten die Praxistauglichkeit von Wasserstoff als dezentrale Speichertechnologie unter Beweis stellen sowie wertvolles Praxiswissen gerade für kleine und mittlere Unternehmen aufbauen; nicht zuletzt sind auch maßgeschneiderte Schulungsangebote vorgesehen. Die erste Schulung »Nachhaltige Energieversorgung mit H2-Systemen« findet bereits am 28. und 29.5.2024 in Chemnitz statt.

Das Team am Fraunhofer IWU sieht das H2-Kraftwerk als erstklassige Chance, direkt umsetzbare Erkenntnisse an einem realen, industrierelevanten Versuchsaufbau zu gewinnen. Mark Richter, Leiter Geschäftsfeld Klimaneutraler Fabrikbetreib: »Wir untersuchen und beantworten ganz konkrete Fragen, um insbesondere mittelständischen Unternehmen möglichst gute Hilfestellungen zu bieten: für die Nutzung wasserstoffbasierter Energiesysteme zur dezentralen Energieversorgung; für die Planung, Auslegung und Integration solcher Systeme in bestehende Fabriken, für ein optimales Gesamtenergiemanagement und in diesem Zusammenhang auch für die Ökobilanzierung von Unternehmen.«

Am Fraunhofer IWU wird das H2-Kraftwerk in die Energieversorgung der Forschungsfabrik eingebunden. Wasserstoff dient dabei als Energiespeicher: Die institutseigene Photovoltaikanlage liefert grüne Energie, mit deren Hilfe der Elektrolyseur des H2-Kraftwerks Wasserstoff erzeugt – durch die Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Hierzu wird Wasser in einer speziellen Anlage aufbereitet und anschließend in einem Tank gelagert. Der erzeugte Wasserstoff wird durch einen Kompressor auf bis zu 300?bar verdichtet und in Flaschenbündeln gespeichert. Benötigt die Forschungsfabrik in Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint, Strom, wird der gespeicherte Wasserstoff im Brennstoffzellensystem verstromt. Um zusätzlich die dabei erzeugte Abwärme der Brennstoffzelle zu nutzen, kommt ein Wärmetauscher zum Einsatz. Die in der Brennstoffzelle produzierte und nicht unmittelbar verbrauchte elektrische Energie kann bedarfsgerecht in einem zusätzlichen Batteriespeicher gespeichert werden. All diese Komponenten finden in einem kompakten Aufbau direkt hinter der Forschungsfabrik Platz.

Zusätzlich dient das H2-Kraftwerk unter anderem in Teilprojekten des Wasserstoff-Leitprojektes H2Mare zur Validierung von Modellen und Simulationen. Es liefert auch dabei sehr wertvolle Ergebnisse zur bedarfsgerechten Auslegung wasserstoffbasierter Energieversorgungssysteme.