Fraunhofer IWU testet klimaneutralen Fabrikbetrieb mit Wasserstoff-Kraftwerk

03. April 2024 | Wie die Energieversorgung für eine klimaneutrale Fabrik funktionieren kann, will das Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) untersuchen. Dafür hat das Institut ein Wasserstoff-Kraftwerk in der Forschungsfabrik in Chemnitz aufgebaut. Nun sollen dort verschiedene Forschungsprojekte folgen.

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 will das Fraunhofer IWU nun mit dem Wasserstoff-Kraftwerk schließen.

Die seit kurzem fertiggestellte Station besteht aus einem Elektrolyseur, einem Wasserstoffspeicher, einer Brennstoffzelle und einem zusätzlichen Batteriespeicher. Insgesamt hat sie ungefähr die Maße eines Carports für zwei Fahrzeuge.

Das Wasserstoff-Kraftwerk soll in die Energieversorgung der Forschungsfabrik eingebunden werden. Die institutseigene Photovoltaikanlage liefert grüne Energie, mit der der Elektrolyseur Wasserstoff erzeugt. Dieser wird durch einen Kompressor auf bis zu 300 bar verdichtet und in Flaschenbündeln gespeichert.

Vom Elektrolyseur erzeugter Wasserstoff wird in Flaschenbündeln zwischengespeichert. Vor den Flaschen: Mark Richter, Leiter des Geschäftsfeld Klimaneutraler Fabrikbetrieb (© Fraunhofer IWU)

Praxistauglichkeit von Wasserstoff

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.

In mehreren Forschungsprojekten soll nun die Praxistauglichkeit von Wasserstoff als dezentrale Speichertechnologie unter Beweis gestellt werden. So will das Fraunhofer IWU wertvolles Praxiswissen gerade für kleine und mittlere Unternehmen aufbauen.

Wasserstoff-Kraftwerk auch Teil von H2Mare

Das Team am Fraunhofer IWU sieht das Wasserstoff-Kraftwerk als 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.”

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

(Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU/2024)

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