Das Fraunhofer-Institut für Energieinfrastrukturen und Geothermie (IEG) hat in Zittau eine Versuchsanlage in Betrieb genommen, die erstmals die Abwärme aus einem PEM-Elektrolyseur mithilfe einer Wärmepumpe in ein Fernwärmenetz einspeist. Ziel ist es, die Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffproduktion zu verbessern.
Versuchsanlage LA-SeVe soll Sektorenkopplung in der Praxis erproben
Das Fraunhofer IEG hat am Standort Zittau die Versuchsanlage „LA-SeVe“ eingeweiht. Die Anlage ist Teil des Projekts „IntegrH2ate“, das im Rahmen des Wasserstoff-Leitprojekts H2Giga vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit rund 10 Millionen Euro gefördert wird. Davon entfallen etwa 4,2 Millionen Euro auf das Fraunhofer IEG.
Kern der Anlage ist ein PEM-Elektrolyseur, dessen Abwärme über eine Wärmepumpe mit einer thermischen Leistung von bis zu 105 Kilowatt in das städtische Fernwärmenetz eingespeist wird. Die Wärmepumpe ist über einen Wasserkreislauf mit dem Elektrolyseur verbunden. Die gesamte Versuchsanlage dient der Betriebsoptimierung bei verschiedenen Betriebsmodi – strom-, wärme- oder wasserstoffgeführt – und soll die industrielle Sektorenkopplung unter realen Bedingungen erproben.
Je nachdem, ob der Fokus auf die Nutzung von grünem Überschussstrom, der Einsparung von fossilen Energieträgern oder der optimalen Wasserstoffherstellung liegt, ändern sich Betriebsweise und Betriebsparameter. Mit der Anlage in Zittau prüft das Projektteam nun in der Praxis die Konzepte der industriellen Sektorenkopplung, die es in den letzten Jahren entwickelt hat.
Ziel: Nebenprodukte wirtschaftlich nutzen
Im Fokus des Projekts steht die effiziente Nutzung der Nebenprodukte der PEM-Elektrolyse – insbesondere Wärme und Sauerstoff. Etwa ein Drittel der eingesetzten elektrischen Energie wird bei der Elektrolyse in Abwärme umgewandelt. Diese bleibt bislang meist ungenutzt. Auch der entstehende Sauerstoff kann bei entsprechender Reinheit als Handelsware genutzt werden.
„Wir erproben im Technikums-Maßstab, wie sich die Nebenprodukte Wärme und Sauerstoff aus der Elektrolyse bei dynamischer Betriebsweise optimal aufbereiten lassen“, sagt Clemens Schneider, Projektleiter am Fraunhofer IEG. Die Anlage soll künftig auch als Testplattform für weitere Anwendungen dienen, etwa für die Methanisierung von CO₂, geschlossene Kohlenstoffkreisläufe oder Komponenten wie Wasserstoff-Brenner und Verdichter.
Die Versuchsanlage wurde auf dem Gelände der Stadtwerke Zittau errichtet. Der Elektrolyseur ist in einem Container mit rund 12 Metern Länge untergebracht. Die Wärmepumpe wurde in einer bestehenden Halle installiert. Die Anlage hat Pilotcharakter und ist laut Projektpartnern ein Alleinstellungsmerkmal innerhalb des Projekts „IntegrH2ate“.
Das Fraunhofer IEG forscht am Standort Zittau an der effizienten Wandlung und Kopplung von Strom, Gas und Wärme. Ziel ist es, ungenutzte Wärmepotenziale aus industriellen Prozessen oder Umweltquellen in kommunale und industrielle Wärmenetze zu integrieren. Die neue Versuchsanlage soll zeigen, wie sich Elektrolyseure in sektorenübergreifende Energiesysteme einbinden lassen.
