Wasserstoffproduktion aus Windkraft

Windparks erzeugen nur dann Strom, wenn Wind weht, was eine Reserveenergieerzeugung erforderlich macht. Wasserstoff spielt eine Schlüsselrolle beim Speichern von überschüssigem Strom und erzeugt werden, indem Windkraftanlagen mit Elektrolyseuren verbunden werden, die Wasser in seine Bestandteile aufteilt. Nach der Lagerung kann Wasserstoff später verwendet werden, um mithilfe einer Brennstoffzelle Strom zu erzeugen.

Ziel des Projekts ELYGRID (Improvements to integrate high pressure alkaline electrolysers for electricity/H2 production from renewable energies to balance the grid) war es, die Kosten der Produktion von Wasserstoff per RES-gekoppelter Elektrolyse zu reduzieren. Der Schwerpunkt lag auf Alkali-Elektrolyseuren im Megawatt-Bereich mit Kapazitäten von mehr als 0,5 MW.

Die Projektpartner wollten die Effizienz der Elektrolyseure um 20% erhöhen und die Kosten um 25% senken. Hierfür entwickelten und testeten sie erfolgreich eine neue Zelltopologie, bei der die Effizienz der Wasserstoffproduktion auf 70% anstieg. Das Herstellen von mehr Wasserstoff pro Volumeneinheit führt zu einer Verringerung der Produktionskosten.

Auf die gleiche Weise, wie RES mit dem Stromnetz durch irgendeine Art von Leistungselektronik-Schnittstellen verbunden werden, verfügen die Elektrolyseure über ähnliche Leistungselektronik um den Netzstrom zu nutzen. Die Projektpartner entwarfen neue parallel geschaltete Leistungselektronikmodule, um den Wechselstrom effizient in Gleichstrom umzuwandeln, der vom Elektrolyse-Stack benötigt wird.

Für die Anlage wurde ein neues Gleichgewicht entworfen, das alle Elektrolyseur-Komponenten im selben Container umfasste, so dass eine wettbewerbsfähige Elektrolyseeinheit für weniger Inbetriebnahmeaufwendungen geschaffen wurde. Darüber hinaus entwickelten die ELYGRID-Partner ein verbessertes Steuersystem, das an die Windenergieanlage gekoppelt wird. Je nach Bedarf kann das System entweder Energie speichern oder den Strom in das Netz speisen.

Die von ELYGRID geplanten großen Einheiten sind in der Lage, große Mengen an Wasserstoff für Power-to-Gas-Anwendungen, Brennstoffzellenfahrzeuge und die Nutzung in der Industrie zu produzieren. Die Projektergebnisse sollen insofern einen Beitrag zur Entwicklung einer Wasserstoffwirtschaft in der EU leisten und helfen, deren Abhängigkeit von importierten fossilen Brennstoffen zu reduzieren.