Netzschonende Energieversorgung von Gebäuden: Spitzenlasten mit Wasserstoff überbrücken

DMZ – FORSCHUNG/ MM ¦ AA ¦            

 

Dübendorf, St. Gallen und Thun – Die kalten Wintertage treiben den Stromverbrauch im Gebäudesektor in die Höhe – insbesondere dort, wo mit Wärmepumpen geheizt wird. Das vom Bundesamt für Energie (BFE) unterstützte Projekt «H₂ districts» untersucht das Potenzial von Brennstoffzellen in Gebäuden, um das Stromnetz an den kältesten Tagen im Jahr zu entlasten. Eine erste praktische Anwendung des Konzepts an der Empa soll die Datengrundlage dazu liefern.

 

Gebäudeheizungen verursachen heute rund einen Viertel der Schweizer CO₂-Emissionen. Der großflächige Einsatz von elektrisch betriebenen Wärmepumpen gilt als eine der wesentlichen Maßnahmen zur Verminderung dieser Emissionen im Gebäudesektor. Dabei ist jedoch absehbar, dass an den kältesten Tagen im Jahr der Strombedarf zum Betrieb der Wärmepumpen stark ansteigen wird. Dieser Spitzenlastbetrieb wird neben dem Ausbau der Stromproduktionskapazität auch einen massiven Ausbau der Verteilnetze erfordern.

 

Eine Lösung – oder zumindest eine Entschärfung – für dieses Problem könnte der Einsatz von Wasserstoff und Brennstoffzellen in Gebäuden darstellen: An den kältesten Tagen im Jahr oder bei einer anderweitig angespannten Lage der Stromversorgung wird mit Hilfe einer stationären Brennstoffzelle Strom produziert, mit dem dann die Wärmepumpe betrieben werden kann. Außerdem kann die Abwärme der Brennstoffzelle zusätzlich zur Heizung der Gebäude genutzt werden.

 

Reale Anlage an der Empa

Als Teil des SWEET-PATHFNDR-Konsortiums und gemeinsam mit der Hälg Group, der Osterwalder Gruppe und der H2 Energy AG wollen Forschende der Empa das Potenzial dieses Konzepts ergründen. Im Projekt «H₂ districts», das vom Bundesamt für Energie (BFE) gefördert wird, werden die betrieblichen Grundlagen sowie ein Simulationsmodell für die Auslegung und den Betrieb einer solchen Spitzenlastversorgung erstellt. «Wir werden dazu auf dem Empa-Campus in Dübendorf im Rahmen der beiden Forschungsplattformen ‹NEST› und ‹move› eine reale Anlage aufbauen und die Parameter für einen netzschonenden Betrieb und das CO₂-Einsparpotenzial validieren», erklärt Philipp Heer, Leiter «Energy Hub» und stellvertretender Leiter der Empa-Forschungsabteilung «Urban Energy Systems».

 

Neben der Infrastruktur von «NEST» und «move» werden die Empa-Forschenden ihre umfangreiche Expertise im Bereich der Gebäudeautomation und Effizienzoptimierung zur Verfügung stellen. Die Osterwalder Gruppe bringt ihr Know-how für die Logistik und Versorgung mit erneuerbarem Wasserstoff ein. Für die Integration und den Betrieb der Brennstoffzelle kann die H2 Energy AG auf ihre langjährige Applikationsentwicklung und den Betrieb des «kvyreen», einen wasserstoffbetriebenen Schnelllader für Elektrofahrzeuge, zurückgreifen. Die Hälg Group bringt ihr Know-how aus der Gebäudetechnik ein und ist für die Gesamtprojektleitung verantwortlich.

 

Das Projekt hat im Oktober 2023 begonnen und wird mit einer geplanten Laufzeit von zwei Jahren voraussichtlich im September 2025 abgeschlossen sein.

 

 

 

 

Herausgeber

Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

http://www.empa.ch