H2StorFa | Dezentrale Nutzung von Wasserstoff als Energiespeicher an Fabrikstandorten

Grüner Wasserstoff für die Industrie

Die Sicherung der Energieversorgung stellt produzierende Unternehmen nicht nur in Deutschland vor immer größere Herausforderungen. In einem angespannten Umfeld mit stark gestiegenen Strom- und Gaspreisen versuchen Unternehmen weiterhin langfristig zur Erreichung der Klimaziele beizutragen. Dabei kommt dem sognannten »grünen Wasserstoff« eine bedeutende Rolle zu, um die Energieversorgung der Unternehmen nachhaltig und wirtschaftlich zu gestalten.

Elektrolyseur in einem 20 Fuß Container, Wasserstoffspeicher und regenerative Erzeugungsanlagen
© malp - stock.adobe.com
Elektrolyseur in einem 20 Fuß Container, Wasserstoffspeicher und regenerative Erzeugungsanlagen

Energetische Nutzung von Wasserstoff zur Senkung von Energiekosten und Treibhausgasemissionen

Hier setzt das Forschungsprojekt »H2StorFa – Dezentrale Nutzung von Wasserstoff als Energiespeicher an Fabrikstandorten« an: Im Rahmen des von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekts wurden die Möglichkeiten und Potenziale der Nutzung von grünem Wasserstoff vor allem für Fabrikstandorte kleiner und mittelständischer Unternehmen untersucht.

Industrieunternehmen können von der dezentralen Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff an ihren Fabrikstandorten profitieren, indem sie beispielsweise den Strom aus eigenen Erzeugungsanlagen (wie etwa Photovoltaik) effizient nutzen und saisonal speichern. Letztendlich lassen sich so die Stromkosten insgesamt senken und die Treibhausgasemissionen reduzieren.  

Die Planung solcher Konzepte ist allerdings aufgrund der vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten und einsetzbaren Technologien sowie der standortspezifischen Rahmenbedingungen äußerst komplex. Die Einschätzung des ökologischen und ökonomischen Nutzens ist sehr aufwändig, weshalb bisher nur wenig Know-how in diesem Bereich vorliegt.

Im Projekt »H2StorFa« wurden daher verschiedene Varianten von Energiesystemen (Erzeugung, Speicherung etc.) für typische Anwendungsfälle in der Industrie modelliert, simuliert und anschließend ökologisch wie ökonomisch bewertet. Im Fokus standen dabei:

  • Wasserstoff als Energiespeicher mit Rückverstromung,
  • Wasserstoffmobilität für Dienstfahrzeuge und die
  • Wasserstoffdirektnutzung für technische Anwendungen

Simulationsmodell für die Energieversorung mit Wasserstoff

im Projekt »H2StorFa«

Modell eines Energieversorgungssystems mit Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher und Brennstoffzelle in der Simulationssoftware TOP-Energy®
© Fraunhofer IGCV (Simulationssoftware TOP-Energy®)
Modell eines Energieversorgungssystems mit Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher und Brennstoffzelle in der Simulationssoftware TOP-Energy®

Nachhaltige und wirtschaftliche Energienutzungspfade

Im Projekt »H2StorFa« wurden reale Produktions- und Energiedaten betrachtet. Für die einzelnen Nutzungspfade konnten damit bislang die folgenden Erkenntnisse abgeleitet werden:

Wasserstoff als Energiespeicher

Im Nutzungspfad »Wasserstoff als Energiespeicher« wurden Stromgestehungskosten zwischen 43 und 79 ct/kWh ermittelt. Unter bestimmten Randbedingungen können hier durch die Rückverstromung des grünen Wasserstoffs mit einer Brennstoffzelle die Treibhausgasemissionen um bis zu 21 Prozent gegenüber dem Referenzszenario des deutschen Strommix ermöglicht werden.

Wasserstoffmobilität

Der Nutzungspfad »Wasserstoffmobilität« zeigte mit Kraftstoffkosten für Wasserstofffahrzeuge von 12 bis 15 ct/km gegenüber den Referenzkosten von Dieselfahrzeugen bereits heute eine wirtschaftlich attraktive Alternative auf. Und auch die Treibhausgasemissionen konnten gegenüber dieselbetriebenen PKW um rund 60 Prozent reduziert werden.

Wasserstoffdirektnutzung

Bei der »Wasserstoffdirektnutzung« zeigte sich mit Gestehungskosten von 6,3 €/kg ebenfalls ein wirtschaftliches Ergebnis. Die Reduktion der Treibhausgasemissionen lag in diesem Fall je nach Szenario zwischen rund 35 und 65 Prozent und ist damit auch ökologisch attraktiv.

Weitere Optimierung mittels Demonstrationsanlagen

Die vielversprechenden Simulationsergebnisse werden nun in Folgeprojekten genutzt. Reale Demonstrationsanlagen in kleinen und mittelständischen Unternehmen werden entwickelt und untersucht, um die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Nutzungspfade auf Basis flexibler und wandlungsfähiger Energiesysteme sowie der optimalen Auslegung und Betriebsstrategie weiter zu optimieren. Auch für Unternehmen, die Wasserstoff bisher nicht oder nur stofflich nutzen, kann die energetische Nutzung zukünftig interessant werden.

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