Fronius ist am Donnerstag den nächsten Schritt bei der Sektorenkopplung und der langfristigen Speicherung von Solarenergie gegangen. Am Forschungs- und Entwicklungsstandort Thalheim in Österreich eröffnete das Unternehmen die erste firmeneigene Wasserstofferzeugungs- und betankungsanlage, den sogenannten SolH2UB. Der Hub besteht aus einer kleinen Photovoltaik-Anlage mit sechs Kilowattpeak Leistung und bifazialen Modulen in Form eines Carportdachs sowie einem Elektrolyseur, einer Speichereinrichtung und der Betankungsanlage.
Mit dem Solarstrom am Tag und nachts mit Ökostrom aus dem Netz produziert der kleine Elektrolyseur täglich vier Kilogramm Wasserstoff. Eine Menge, die je nach Fahrzeug für 400 bis 500 Kilometer Fahrstrecke benötigt wird. Da der Hub direkt am Standort aufgebaut ist, kann das Unternehmen die bei der Elektrolyse entstehende Wärme auskoppeln und zur Heizung nutzen. Dadurch verbessert sich der Wirkungsgrad der Elektrolyse von etwa 60 Prozent auf über 90 Prozent. Der Hochdruck-Elektrolyseur arbeitet mit einer PEM-Membran. Er leitet den erzeugten Wasserstoff bereits mit 350 bar in den angeschlossenen Bündelspeicher ein. Insgesamt können darin 500 Kilowattstunden Energie beziehungsweise 15 Kilogramm Wasserstoff aufbewahrt werden. Bei einer künftigen Kommerzialisierung des Produktes werde jedoch ein preisgünstiger Niederdruck-Elektrolyseur mit einem Kompressor kombiniert, sagte Thomas Rühlinger, der bei Fronius das Wasserstoffgeschäft entwickelt. Ebenfalls installiert ist eine Brennstoffzelle, die eine Rückverstromung des Wasserstoffs ermöglicht. Da die Anlage in Thalheim eine kleine Demonstrationsanlage ist, wird das voraussichtlich nur zu Vorführ- und Testzwecken genutzt.
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Am Donnerstag demonstrierte Fronius mit Hilfe des gerade neu auf den Markt gekommenen Hyundai „Nexo“ die Betankung eines Serienfahrzeuges. Der Hyundai „Nexo“ besitzt eine große Vielfalt an Assistenzsystemen. So kann er beispielsweise autonom ein- und ausparken. Ein Vorteil dieser Brennstoffzellenfahrzeuge sei, dass sie bis minus 30 Grad Celsius voll wintertauglich seien, betonte Thomas Steininger von der österreichischen Hyundai Import Gesellschaft. Um das Auto vollzutanken, benötigte die Betankungsanlage von Fronius etwa sieben Minuten. Der dabei verwendete Druck entspreche nur der Hälfte dessen, was an öffentlichen Wasserstofftankstellen üblich sei, so Rührlinger. Der Grund dafür ist, dass Fronius nicht in erster Linie auf Brennstoffzellen-PKW zielt, sondern auf große Nutzfahrzeuge, die mit geringerem Druck betankt werden.
„In der Mobilität hat Wasserstoff überall dort enormes Potenzial, wo Fahrzeuge große Energiemengen benötigen, wie zum Beispiel bei kommunalen Fahrzeugen, Transportern, Bussen oder LKWs“, sagt Martin Hackl, Leiter Solar Energy bei der Fronius International. „Der Energieträger verspricht große Reichweiten, kurze Betankungszeiten und entsteht dabei aus 100 Prozent erneuerbaren Quellen.“ Als Kunden der ersten Stunde will Fronius daher Logistikunternehmen gewinnen und Kommunen, die freiwillig oder gezwungenermaßen ihren Verkehr dekarbonisieren wollen.
Der SolH2UB könne modular dem Bedarf des Kunden angepasst werden und bis auf 100 Kilogramm pro Tag aufgestockt werden. Der Kunde könne den Solarstrom zusätzlich durch eigene grüne Quellen ergänzen, da es wirtschaftlicher sei, den Elektrolyseur rund um die Uhr auszulasten. Die ersten dieser Kundenprojekte will Fronius bis zur zweiten Jahreshälfte 2019 umsetzen. Als Ziel gibt Hackl einen Kilogrammpreis für den selbstproduzierten Wasserstoff von zehn bis zwölf Euro vor. Als Dieseläquivalent wird üblicherweise neun Euro pro Kilogramm angesetzt. Lohnenswert sei der Einsatz daher zunächst im Bereich des Eigenverbrauchs, so Hackl. Ein Stärke des Konzeptes sei die Dezentralität. Unternehmer, Kommunen, Energiegemeinschaften könnten sich einen SolH2Ub leisten und seien nicht auf Lieferungen von externen Wasserstoffproduzenten angewiesen.
Die Wasserstoffbetankungsanlage ist nicht das erste Projekt von Fronius mit diesem Energieträger. Seit 2002 beschäftigten sich die Ingenieure des Unternehmens in verschiedenen Wasserstoff-Projekten damit.
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Es freut mich das endlich Wasserstoff gefördert wird. ABER Toyota bietet so eine Anlage schon seit geraumer Zeit an.
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Kann man täglich 4 kg Wasserstoff mit einer 6kWp-PV-Anlage erzeugen?
Die Antwort ist: Nein.
Der Energieinhalt von Wasserstoff ist 33 kWh/kg. Um 1kg zu erzeugen braucht man bei 60% Wirkungsgrad also 33/0,6=55kWh Strom. Das schafft die 6kWp-PV-Anlage nicht mal an den besten Tagen im Juni. Übers Jahr gesehen wird sie in Mitteleuropa an einem guten Standort etwa 6300kWh erzeugen. Das reicht dann für 6300/55=114kg Wasserstoff. Da 1 kg für 100km gut sein soll, wären das dann 11400km/Jahr, die man beliebig übers Jahr verteilen kann, wenn der Wasserstoffspeicher groß genug ist.
Im vorgestellten Projekt ist die PV eher eine Augenauswischerei: Produziert werden pro Jahr 365*4=1460kg Wasserstoff. Die PV trägt mit ihren 114kg gerade mal so 8% dazu bei, was nicht einmal dem Volllaststundenanteil der PV an den Jahresstunden entspricht. Der so beiläufig erwähnte „Ökostrom nachts“ aus ungenannten Quellen macht also mehr als 90% aus. Das wird auch nötig sein, damit der Elektrolyseur möglichst kontinuierlich arbeiten kann. Aber warum lässt man Biogaskraftwerke rund um die Uhr laufen, um dann ihren Strom wieder in Wasserstoff umzusetzen? Da sollte man doch erst mal deren Gas speichern und für die Mobilität einsetzen. Und: kann man die Abwärme des Elektrolyseurs brauchen, wenn die PV produziert? Das tut sie zu 80% an sonnigen Tagen im Sommer. Braucht da jemand Heizwärme? Wenn man diese Abwärme für den Winter einspeichert, dann ist sie sinnvoll verwendbar, sonst eher nicht. Da aber ohnehin 90% des verwendeten Stroms gar nicht aus der PV-Anlage kommen, wird es sich nicht lohnen, die Sommerabwärme zwischenzulagern. Im Winter kommt ja neue dazu, zu 98% produziert von Strom aus anderen Quellen.
Es ist die Lebenslüge der aktuellen Zeit, dass wir überall PV-Module sehen und denken: Dann ist die Energiewende ja auf gutem Wege. Dabei tragen diese Module nur einen geringen Teil zur Energiewende bei, und vor allem sind sie ohne saisonale Speicherung nicht in der Lage, unseren winterlichen Energiebedarf zu decken. Da liegt die Herausforderung, für die Energiewende im allgemeinen und für die PV im besonderen.
Außerdem brauchen wir eine neue Energie-Infrastruktur. Diese kleinteiligen Lösungen, wie hier propagiert, sehen zwar nett aus und haben auch den Vorteil, dass jeder sieht, wieviel Energie er braucht, und was es dazu braucht, sie bereitzustellen. Vielleicht ist es psychologisch sogar einfacher, etwas mehr Geld dafür locker zu machen, wenn man die Notwendigkeiten direkt vor Augen hat. Wirtschaftlich günstiger ist es aber, wenn die Wasserstoffinfrastruktur auf Tankstellenebene geschaffen wird.
Vielleicht hätte ich noch ergänzen sollen, dass Fronius an dem Standort über eine deutlich größere Photovoltaikanlage auf dem Dach des Forschungsgebäudes verfügt. Die Demonstrationsanlage ist somit nicht nur auf die 6 kWp angewiesen. Aber sie haben natürlich recht, wenn Sie anmerken, dass die Module auch ein Hingucker sind.
Wenn man aber dahin möchte, dass Wasserstoff als Saisonspeicher und als Brücke in den Verkehrssektor dient, dann ist es meines Erachtens notwendig kleinere Elektrolyseprojekte umzusetzen, selbst wenn sie dann nachts nicht mit „überschüssigem“ Strom laufen. Denn nur wenn eine relevante Anzahl an Elektrolyseuren gekauft wird, wird der Preis sinken. Einige rechnen mit Preiseffekten wie bei der Photovoltaik.
Lieber JCW,
wer braucht 4kg H2 am Tag? Das wären ja 300-500km täglich? Ich fahre ja auch mit meinem Benziner nicht jeden Tag zur Tankstelle.
Meine 4-köpfige Familien kommt mit 20-30km täglich aus. Die meisten Pendler (80%) fahren am Tag weniger als 20 km. D.h. man benötigt viel weniger H2 für die Mobilität.
Bzgl. Heizenergie sieht das jedoch anders aus. Ein Einfamillienhaus mit Wärmepumpe (also elektrischer Heizung) benötigt ca. 6-7kWh pro Jahr. Meist reicht die Dachfläche für eine größere Anlage von bis zu 10kWp. Wird aber nicht verbaut, weil man 2018 ohne Speicher einen guten Teil des erzeugten Stroms für lau ins Netz einspeist, weil der Eigenverbrauch zu niedrig ist. Hat man ein 10kWp PV Anlage mit ausreichend groß angelegtem Speicher (und einem Wirkungsgrad von 0,6 in der H2 Erzeugung) , dann reicht die durchschnittlich erzeugte Energie also um ein Einfamilienhaus über das Jahr gemittelt autark mit Energie zu versorgen. Jedenfalls wenn man durch die Wärme-/Strom-Kopplung im Winter den Wirkungsgrad der Stromerzeugung auf 90% erhöht.
Leider fehlen mir bei solchen Meldungen oft selbst die ungefähren Zahlen welche mir eine Abschätzung ermöglichen ob etwas eine Zukunft hat.
Ein ungefährer Preis der Anlage wäre hilfreich. Reden wir über 20000, 50000, 100000 oder über eine Million für einen Prototyp?
Das viele interessante Dinge technisch möglich sind heißt noch nicht das es auch eine echte Chance hat. Ich hoffe das Wasserstoff ein wichtiger Teil für die Energiewende und Sektorenkopplung wird. Der Wirkungsgrad ist bei Nutzung günstiger erneuerbarer Energie eher zweitrangig. Die universelle Nutzbarkeit steht für mich eher im Vordergrund.