Elektrolyse: Erstmals Abwärme als Fernwärme nutzbar

Wärme und Sauerstoff sind Nebenprodukte, die bei der Wasserstoff-Erzeugung durch Elektrolyse anfallen. Bislang reduzieren Kühlsysteme die Abwärme, der Sauerstoff wird in die Umgebung abgegeben. Könnten die Nebenprodukte jedoch genutzt werden, verringerten sich die Kosten – gerade bei großtechnischen Elektrolyseanlagen. An diesem Ziel forscht das H₂Giga-Projekt IntegrH2ate. Dazu haben die Projektbeteiligten verschiedene Betriebsstrategien entwickelt und unterschiedliche Möglichkeiten verglichen, wie sich die Nebenprodukte einsetzen lassen. Die im Projekt entwickelten Konzepte testet nun die neue „Laboranlage Sektorengekoppelte Verwertung der PEM-Elektrolyseprodukte“ (LA-SeVe) in Zittau.

Bisher lässt sich die Abwärme von Elektrolyseuren nur bedingt weiterverwenden, da sie nur eine Temperatur von etwa 50 °C hat – zu wenig, um sie als Fernwärme zu nutzen. Das Besondere an der neuen Laboranlage ist, dass sie erstmalig einen Elektrolyseur mit einer Großwärmepumpe koppelt. Die Wärmepumpe erhöht die Temperatur der Abwärme auf 90-95 °C. Dadurch ist es möglich, die Abwärme in das städtische Versorgungsnetz einzuspeisen. Damit bekommt die Laboranlage eine reale Anwendung und gibt den Forschenden die Möglichkeit, ihre Konzepte im Praxistest zu analysieren. In der Versuchsanlage soll sich auch zeigen, wie sich die Kopplung bei einer dynamischen Betriebsweise des Elektrolyseurs optimieren lässt. Denn je nach Einsatzzweck der Elektrolyseanlage – zum Beispiel, um Überschussstrom zu nutzen oder konkrete Wasserstoffbedarfsszenarien abzudecken – unterscheidet sich die Betriebsweise eines Elektrolyseurs.

Die dynamische Betriebsweise hat auch Auswirkungen auf das Nebenprodukt Sauerstoff. Damit dieser für die Medizin oder die chemische Industrie nutzbar wird, muss er in den meisten Fällen gereinigt und verdichtet werden. Hierzu gibt es ebenfalls Konzepte aus dem H₂Giga-Projekt, für die sich nun eine Testinfrastruktur im Technikumsmaßstab bietet.