Wenn Stromerzeugung und -verbrauch nicht zeitgleich stattfinden, sondern eine Lücke von mehreren Stunden oder sogar Monaten liegt, ist ein passender Speicher unabdingbar. Solche Speicher können anhand verschiedener Kriterien eingeteilt werden: Beispielsweise nach der Art der gespeicherten Energieform. Wird Wärme, Strom oder ein Gas gespeichert? Oder nach der Speicherkapazität und der -dauer. So gibt es am Markt eine große Anzahl verschiedener Speicher – jeder sehr individuell und für einen speziellen Zweck geeignet. Dieser Artikel betrachtet den Langzeitspeicher Wasserstoff für die Energieversorgung von Gebäuden.
Ein Gesamtsystem für ein Gebäude beinhaltet folgende Komponenten:
- PV-Anlage (als Stromquelle)
- Batteriespeicher
- Elektrolyseur
- Wasserstoffspeicher
- Brennstoffzelle oder ein anderes KWK-Modul
- Ggf. Warmwasserpufferspeicher
Sommerszenario
Im Sommer erzeugt die PV-Anlage Strom, der prioritär direkt im Gebäude verbraucht wird (1). Sind alle Verbrauchseinrichtungen versorgt, wird die Batterie geladen (2). Ist auch diese aufgeladen, geht der PV-Strom in den Elektrolyseur (3). Dieser spaltet Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Außerdem entsteht dabei nutzbare Wärme. Der Wasserstoff wird anschließend verdichtet und gespeichert.
Winterszenario
Auch im Winter produziert die PV-Anlage Strom, allerdings deutlich weniger als im Sommer. Übersteigt der Verbrauch die Erzeugung, wird Wasserstoff aus dem Speicher entnommen und in der Brennstoffzelle zu Strom und Wärme umgewandelt. Dabei entsteht wiederum reines Wasser.
Und wie sieht es mit der Wärme aus?
Die Effizienz des Gesamtsystems steigt, wenn auch die Wärme in die Energieversorgung des Gebäudes eingebunden wird. Die Wärme von Elektrolyseur und Brennstoffzelle liegt etwa auf einem Temperatur-Niveau von 50-55 °C. Diese kann in das Heizsystem des Gebäudes eingebunden und optimalerweise mit einer Wärmepumpe kombiniert werden.
Wird anstatt der Brennstoffzelle ein Verbrennungsmotor eingesetzt, kann bei einem geringeren elektrischen Wirkungsgrad ein gesteigerter thermischer Wirkungsgrad erzielt und ein Temperatur-Niveau von 90 °C erreicht werden.
Und die Praxis?
Wie ein solches System in der Praxis aussehen kann, wird im Rahmen des C.A.R.M.E.N.-Fachgesprächs „Statusseminar Wasserstoff – Fokus H2-Wertschöpfungskette” am 16. Mai 2024 in Ulm betrachtet. Weiterführende Informationen zu Programm und Anmeldung finden Sie hier.