Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Das Verbundprojekt soll über 3 Jahre laufen (7 Partner: 3 x Forschung, 4 x Industrie). Ziel ist die Entwicklung eines Konzepts zur Speicherung der bei Wind und Photovoltaik volatil anfallenden elektrischen Energie durch Fixierung von CO2 in Form von CH4. Zur Erzeugung des CH4 aus Strom wird durch Druckelektrolyse H2 gewonnen. Der Druckelektrolyseur muss auf das Erzeugersystem auf Basis erneuerbarer Energiequellen angepasst werden. Der Elektrolyseur muss dem fluktuierenden Leistungseintrag ohne Verzögerung folgen und mit hohem Wirkungsgrad Wasserstoff erzeugen können. Anschließend wird der entstehende Wasserstoff mit CO2 zu CH4 umgesetzt. Aufgabe des Fraunhofer ISE ist die Entwicklung einer Betriebsführung für den Elektrolyseur, sowie die Anpassung der Hardware an die Erfordernisse der intermittierenden Zuführung elektrischer Energie. Ferner soll das Fraunhofer ISE die Dynamik des Gesamtsystems untersuchen und ökonomische Aspekte betrachten. 2. Arbeitsplanung: Am Fraunhofer ISE werden folgende Arbeiten durchgeführt: Aufbau einer Testfeldumgebung zur Analyse der intermittierenden Betriebsweise eines Druckelektrolyseurs; Untersuchung der Dynamik der einzelnen Komponenten und des Gesamtsystems Elektrolyse und Wasserstoffspeicherung; Optimierung der Betriebsführung und Ableitung von Maßnahmen zur Optimierung der Hardware, Langzeitcharakterisierung von Elektrolysestacks, Systembetrachtung zur Dynamik des Gesamtsystems inkl. Methanisierung und Evaluation ökologischer und sozialer Aspekte.
Das Projekt "Teilprojekt: ZSW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Ziele des vorgelegten Projektes sind Konzeption, Entwicklung, Realisierung und Erprobung eines für die chemische Speicherung von EE in Form von SNG bzw. Wasserstoff optimierten Gesamtanlagen-Prototypen zur Wasserstofferzeugung mit dem Alkalischen Elektrolyseprozess (AEL-Technologie) in der 300 kWe-Klasse, die Vorbereitung von Konzepten zur Hochskalierung in den energiewirtschaftlich relevanten Megawattbereich, die detaillierte Analyse der Subsystem- und Gesamtanlagenkosten und der Wertschöpfungskette. Das geplante Vorhaben versteht sich als Verbundprojekt unter Beteiligung des wissenschaftlichen Instituts Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und der KMUs SolarFuel GmbH (SolarFuel) sowie Enertrag HyTec GmbH (Enertrag HyTec). Das ZSW ist in diesem Projekt für die Projektleitung und Koordination, die Entwicklung eines Druck-Elektrolyseblocks und die Entwicklung neuer Balance-of-Plant-Systeme verantwortlich. Darüber hinaus arbeitet das ZSW gemeinsam mit den anderen Projektpartnern an der Elektrodenentwicklung, der Subsystem-Modularisierung, der Betriebsautomatisierung und der Kosten- und Wertschöpfungsanalyse mit.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Untersuchung von langzeitstabilen Fügeverbindungen zum Aufbau von Drucksensoren zur Prozessüberwachung in Elektrolyseuren und Systemspeichern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH durchgeführt. Seit Jahrzehnten ausgereift ist die alkalische Wasserelektrolyse, so genannt, weil als Elektrolyt 25-prozentige Kalilauge dient. Die Elektroden sind in den Elektrolyt eingetaucht und produzieren den gewünschten Wasserstoff. Als Abfallprodukt fällt Kalilauge an. Gegenüber der atmosphärischen Elektrolyse bietet die Druckelektrolyse den Vorteil, dass die Produktgase Wasserstoff und Sauerstoff dem Anwender mit einem Druck von 30 bar zur Verfügung stehen. Soll die alkalische Wasserelektrolyse zur nachhaltigen Wasserstoffproduktion als Methode zur Zwischenspeicherung erneuerbarer Energien eingesetzt werden, ist die Anzahl der Anlagen stark zu vergrößern. Um die Investitionskosten gering zu halten und die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, sind die Anlagen selbst und die Steuerung zu optimieren. Dieses Vorhaben widmet sich der Erforschung und Entwicklung spezieller kostengünstiger wasserstoffbeständiger Drucksensoren für diese Anlagen. Die Drucksensoren sind Teil eines Multisensors, welcher die oben genannten 3 Messgrößen erfasst. Grundsätzlich gilt, dass zahlreiche Metalle unter Einwirkung von Wasserstoff zur Versprödung neigen. Wasserstoffatome, die in das Metallgitter hinein diffundieren, verändern die Festigkeit des Materials. Im schlimmsten Fall führt dies zu Rissen im Material, der Drucksensor wird undicht oder gar ganz zerstört. Die Basis des Lösungsvorschlags bildet eine Kombination aus einem Siliziumdrucksensorchip und einem Drucksensor aus Stahl mit Dünnschichtmesswiderständen. Auf einer geeignet geformten Biegeplatte aus Stahl werden dehnungsempfindliche Widerstände aus Silizium gefügt. Arbeitspunkte: 1 Ermittlung und Festlegung von Anforderungsprofilen 2 Entwicklung von Sensor- und Systemlayouts 3 Entwicklung neuer sensitiver Schichten und Technologien 4 Laboruntersuchungen an Versuchsmustern 5 Feldtests an Versuchsmustern 6 Modulare Sensorkonzepte, Dokumentation, Bewertung 7 Beratung im Gesamtverbund HYPOS.
Das Projekt "Hochleistungselektrolyseur zur Wasserstofferzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde GmbH durchgeführt. Entwicklung einer alkalischen Hochleistungselektrolyse zur H2-Erzeugung fuer den Megawatt-Leistungsbereich, durch folgende Hauptmerkmale gekennzeichnet: - Betriebsdruck 30 bar; - Elektroden-Stromdichte 10 kA/m2; - Wirkungsgrad groesser 80 Prozent; - intermittierende Betriebsweise (automatische Anpassung bei Strom aus Photovoltaik oder Windgeneratoren) im Lastbereich 15 - 110 Prozent. Das entwickelte MW-Konzept wurde in einer 100 kW-Pilotanlage erfolgreich getestet.