Die größte Herausforderung für die Energieversorgung der Zukunft liegt in der Speicherung großer Mengen nachhaltig erzeugten Stroms. Obwohl der Ausbau erneuerbarer Energiequellen noch weit davon entfernt ist, Länder wie Deutschland kohlendioxidneutral zu versorgen, kommt es bereits jetzt zur Abschaltung von Anlagen aufgrund zeitweiser Überproduktion.

Die Hochschule Ansbach hat einen innovativen Ansatz umgesetzt, mit dem Photovoltaik-Strom in Form von Wasserstoff zwischengespeichert wird. Die Anlage ist als autarkes Inselnetz ausgelegt und bei Bedarf mit dem öffentlichen Stromnetz koppelbar.

Beschreibung der Inselnetzanlage

Die Photovoltaikanlage der Hochschule Ansbach versorgt Labore mit Strom, erzeugt Wasserstoff und speist in das öffentliche Netz ein. Die Besonderheit der CO₂-neutralen Anlage ist das kombinierte Speichersystem, bestehend aus Batterie, Brennstoffzelle, Elektrolyseur und Wasserstoffspeicher.

Benötigen die Labore mehr Strom als die Photovoltaikanlage liefern kann, wird zunächst der Batteriespeicher entladen und gleichzeitig mit der Brennstoffzelle der gespeicherte Wasserstoff rückverstromt. Reicht das noch immer nicht aus, wird zusätzlicher Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen.

Produziert die Photovoltaikanlage mehr Strom als aktuell in den Laboren nachgefragt wird, lädt sich der Batteriespeicher auf und der Elektrolyseur erzeugt Wasserstoff. Steht mehr Strom zu Verfügung als Verbraucher, Batteriespeicher und Elektrolyseur aufnehmen, wird der Überschuss in das öffentliche Netz eingespeist.

Abbildung: (1) Photovoltaik-Anlage mit (2) Wechselrichter, (3) Inselnetzwechselrichter, (4) Batteriespeicher, (5) Brennstoffzelle, (6) Elektrolyseur und (7) Druckgasspeicherstation

Batteriespeicher sind Kurzzeitspeicher mit schnellen Reaktionszeiten, wohingegen das H₂-System (Elektrolyseur, H₂-Speicher, Brennstoffstelle) große Mengen Strom über lange Zeiträume speichern kann.

Die Vision, die mit der Demonstrationsanlage verfolgt wird, ist ein System vieler solcher autarken Anlagen, die dennoch miteinander vernetzt sind und bei Bedarf als Cluster operieren können. Wenn sich die Energiequellen der einzelnen Zellen unterscheiden (z.B. Wind, Sonne, Biogas), können sich die Systeme gegenseitig bei der Energiespeicherung und -versorgung unterstützen.

Mit der Demonstrationsanlage werden neben Verbrauchs- und Ertragsprofilen die Leistungsparameter, Zuverlässigkeit, Ausfallsicherheit, Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit untersucht.

Der vollständige Bericht ist im Journal „GREEN EFFICIENT TECHNOLOGIES“  unter https://lnkd.in/gXa-mvui abrufbar.