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Container voller Energie

Langfristige Speicherung großer Energiemengen auf engem Raum

| Redakteur: Beate Christmann

Ganz schön viel Technik im kompakten 20-ft-Container: Mitarbeiter des LZE-Projekts diskutieren den verfahrenstechnischen Aufbau des Langzeitspeichersystems.
Ganz schön viel Technik im kompakten 20-ft-Container: Mitarbeiter des LZE-Projekts diskutieren den verfahrenstechnischen Aufbau des Langzeitspeichersystems. (Bild: Kurt Fuchs/Fraunhofer-IISB)

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Fraunhofer-Wissenschaftler errichten in einem 20-Fuß-Container ein kompaktes System zur Speicherung großer Energiemengen: Darin soll aus überschüssiger Energie Wasserstoff erzeugt und auf einem organischen Trägerstoff über längere Zeiträume gespeichert werden, bevor er bei Bedarf wieder freigesetzt und mit einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt wird.

Überschüssige elektrische Energie über längere Zeiträume zu speichern stellt sich immer noch als Problem dar. Im Rahmen des Projekts „DC-Backbone mit Strom-Gas-Kopplung“ des Leistungszentrums Elektroniksysteme LZE wird in Erlangen ein 20-ft-Container errichtet, in dem ein System zur kompakten Speicherung großer Mengen an Energie erprobt wird. Der Energiecontainer wird zudem in ein modernes Gleichstromnetz integriert, um zu untersuchen, wie solch ein Speichersystem zur sicheren und sauberen Energieversorgung von Industriebetrieben und größeren Gebäudekomplexen beitragen könnte.

Große Energiemengen speichern und wieder verfügbar machen

Der Container voller Energie ist ein Gemeinschaftsprojekt: Es wird in Zusammenarbeit der Fraunhofer-Institute für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB und für Integrierte Schaltungen IIS mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und regionalen Industriepartnern durchgeführt. Das Grundkonzept besteht darin, aus überschüssiger elektrischer Energie, etwa von einer lokalen Photovoltaikanlage, Wasserstoff zu erzeugen und diesen in einem organischen Trägerstoff sicher und kompakt, auch über längere Zeiträume zu speichern. Für die spätere Nutzung soll der Wasserstoff wieder aus dem Trägerstoff freigesetzt und mit einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgewandelt werden.

„Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt wird es sein, die am besten geeignete Betriebsweise für das Speichersystem zu finden”, so Projektmitarbeiter Johannes Geiling. Die Brennstoffzelle wurde bereits im April als erster Hauptbestandteil des Energiespeichersystems in Betrieb genommen. Mit den eingebauten Komponenten können laut Aussage der Wissenschaftler 25 KW an elektrischer Leistung ausgespeichert werden. Das eingesetzte Brennstoffzellensystem beruht auf der sogenannten Niedertemperatur-PEM-Technologie (PEM: Proton Exchange Membrane). Die PEM-Bauweise soll es ermöglichen, die Brennstoffzelle innerhalb weniger Minuten aus dem ausgeschalteten Zustand heraus in den Betriebszustand zu versetzen. Schnelle Betriebsbereitschaft ist beispielsweise für die spätere Abdeckung von Lastspitzen in Industriebetrieben wichtig.

Trägerstoff mit guten Lager- und Transporteigenschaften

Der zur Wasserstoffspeicherung verwendete flüssige Trägerstoff ist in der Fachsprache als LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier) bekannt. Er nimmt über eine chemische Reaktion große Mengen an elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff auf. Nur unter ganz bestimmten Bedingungen innerhalb eines chemischen Reaktors kann der Wasserstoff wieder vom Trägerstoff gelöst werden. Was die Anforderungen an Lagerung und Transport anbetrifft, lässt sich der Trägerstoff nach Angaben der Forscher mit herkömmlichem Diesel vergleichen – ein großer Vorteil gegenüber anderen Wasserstoffspeichertechnologien, die meist hohe Drücke oder sehr tiefe Temperaturen benötigen. Im Gegensatz zu fossilen Kraftstoffen wird das LOHC im Prozess nicht verbraucht, sondern soll immer wieder mit Wasserstoff be- und entladen werden können.

Im Container in Erlangen können derzeit etwa 300 l LOHC gelagert werden, was nach Berechnung der Wissenschaftler einer im Wasserstoff gespeicherten Energie von fast 600 KW/h entspricht. Das reiche aus, um den Strombedarf eines kleineren Industriebetriebs über mehrere Stunden zu decken. Über zusätzliche Tankbehälter soll sich die gespeicherte Energiemenge um ein Vielfaches erhöhen lassen. Somit könnten beispielsweise auch größere Betriebe, Rechenzentren oder Krankenhäuser über längere Zeiträume versorgt werden.

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