Ein Container voller Energie

8.1.2018

Etwas eng geht es schon zu, wenn man den 20-Fuß-Stahlcontainer am Fraunhofer IISB betritt. Im Inneren befindet sich Wasserstoff-Technologie zum Ein- und Ausspeichern elektrischer Energie im großen Maßstab. Im Rahmen des Leistungszentrums Elektroniksysteme LZE wird erforscht, wie ein solcher Energiespeicher zur sicheren und sauberen Versorgung von Industriebetrieben und größeren Gebäudekomplexen beitragen kann.

© Foto Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB

Mitarbeiter des LZE-Projekts diskutieren den kompakten verfahrenstechnischen Aufbau des innovativen Energiespeichersystems.

© Foto Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB

Das Innere des neuartigen Containers ermöglicht die effiziente Verstromung und Produktion von Wasserstoff.

Energiespeicherung mit LOHC-Technologie

Chemische Hydride sind eine Möglichkeit, um überschüssige Energie, beispielsweise aus lokalen Photovoltaikanlagen, über längere Zeiträume sicher zu speichern und für energieintensive Anlagen nutzbar zu machen.

Das LZE-Pilotprojekt »DC-Backbone mit Strom-Gas-Kopplung« greift dazu auf einen flüssigen organischen Wasserstoffträger, genannt LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier), zurück. Dieser ermöglicht es, große Mengen an elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff zu speichern und unter üblichen Umgebungsbedingungen für Druck und Temperatur sicher zu lagern. Um aus dem gespeicherten Wasserstoff wieder Strom zu erzeugen, wird eine PEM-Brennstoffzelle (PEM: Proton Exchange Membrane) eingesetzt. Durch die PEM-Technologie ist die Brennstoffzelle innerhalb weniger Minuten betriebsbereit, was z. B. wichtig für den Ausgleich von Lastspitzen ist. Der Trägerstoff wird bei der Ein- und Ausspeicherung von Wasserstoff nicht verbraucht und kann potenziell über mehrere hundert Zyklen verwendet werden. Mit dem aktuellen Prototyp ließe sich genug Energie speichern, um den Strombedarf eines kleineren Industriebetriebs über mehrere Stunden zu decken. Über zusätzliche Tankbehälter lässt sich die gespeicherte Energiemenge leicht um ein Vielfaches erhöhen.

»Nur durch disziplinübergreifende Zusammenarbeit lässt sich unser Forschungsprojekt erfolgreich stemmen«, erklärt der stellvertretende Projektleiter Michael Steinberger. Das notwendige Know-how zur LOHC-Technik trägt der Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg bei; das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS unterstützt bei der Steuerungstechnik.

Forschungsfragen und Ziele

Mit der neuen Forschungsanlage wollen die Forschenden verschiedenen Fragen auf den Grund gehen: Wie können mit einem LOHC-basierten Energiespeichersystem schwankende Energieerzeugungsverläufe nachgefahren werden? Wie lassen sich derartige Systeme kompakt in einen einzelnen Container integrieren? Und wie lässt sich eine solche Anlage effizient in industrielle Energienetze einbinden? Mit der richtigen Betriebsstrategie wird es das LOHC-System ermöglichen, erneuerbare Energien im großen Maßstab in industrielle Energiesysteme einzubinden und dabei die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

 

Über das Leistungszentrum Elektroniksysteme (LZE):

Das Leistungszentrum Elektroniksysteme ist eine gemeinsame Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft, ihrer Institute IIS und IISB und der Friedrich- Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), zusammen mit weiteren außeruniversitären Forschungseinrichtungen sowie assoziierten Partnern aus der Industrie. Das Leistungszentrum fußt auf der langjährigen intensiven Zusammenarbeit zwischen den Fraunhofer-Instituten und der FAU sowie der einzigartigen Konzentration von Forschung und Industrie im Bereich der Elektroniksysteme am Standort Nürnberg-Erlangen-Fürth. Die Pilotphase des Leistungszentrums Elektroniksysteme wurde im Januar 2015 gestartet und wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie gefördert.