Einsatz von stationären Wasserstoff-Brennstoffzellen zur Unterstützung der Energiewende
Der in Zukunft steigende Einsatz von Tageszeit und Witterung abhängige Photovoltaik und Windenergie, birgt Risiken für das Schweizer Stromnetz. Eine Lösung bietet die Verwendung von Wasserstoff als Energiespeicher, welcher zur umweltverträglichen Elektrizitäts- und Wärmeerzeugung in Gebäuden genutzt werden kann. Die Stationäre Wasserstoff-Brennstoffzelle bietet als integraler Systembaustein im Gebäude eine breite Palette an innovativen Vorteilen für alle Stakeholder.
Wasserkraft, Photovoltaik und Windenergie bilden die tragenden Säulen einer erneuerbaren und ökologisch nachhaltigen Energieinfrastruktur in der Schweiz. Allerdings birgt die vermehrte Integration von Solarenergie und Windkraft in das Stromnetz gewisse Risiken, da diese Energiequellen volatilen Charakter aufweisen und somit eine potenzielle Gefahr für das Netzgleichgewicht darstellen.
Die Verwendung von Wasserstoff bietet eine Möglichkeit, solche Energieschwankungen auszugleichen. Überschüssige, unvorhersehbare Solar- und Windenergie wird nicht direkt ins Netz eingespeist, sondern zur Wasserstoffproduktion mittels Elektrolyse verwendet. In Zeiten von Energiemangel, beispielsweise bedingt durch Windstille und stark bewölktes Wetter im Winter, kann der gespeicherte Wasserstoff als Energiequelle verwendet werden.
Seit 2020 beschäftigt sich die Hälg Group mit dem Thema „stationäre Wasserstoff-Brennstoffzelle in Gebäuden“. In diesem Zusammenhang wurde ein Projektteam aus drei Partnerfirmen gebildet: Die Osterwalder AG in St. Gallen ist verantwortlich für die Produktion von grünem Wasserstoff durch Wasserkraft und dessen Transport, H2Energy fungiert als Technologie- und Produktionspartner im Bereich der Brennstoffzellen, während die Hälg Group als Anbieter von integralen Gebäudetechnik- und Energiesystemen für Planung, Realisierung und Betreuung des der gesamten Gebäudetechnik Gebäuden zuständig ist. Die Vision dieses Projektteams besteht darin, ideale Energienetzwerke zu schaffen, in dem umweltfreundlich erzeugten Wasserstoff als Energiespeicher die Lücken anderer erneuerbarer Energien schließt.
Stationäre Wasserstoff-Brennstoffzelle: ein vielversprechender Ansatz für eine grüne Energiewirtschaft
Die Grundlage des Wasserstoff-Brennstoffzellensystems existiert seit annähernd zwei Jahrhunderten. Die verstärkte Nutzung von Wasserstoff als Energiemedium und Substitut für fossile Energiequellen hat in jüngster Vergangenheit eine signifikante Weiterentwicklung der Brennstoffzellentechnologie bewirkt. Essentiell für die ökologische Verträglichkeit dieses Verfahrens ist die Herstellungsmethode des Wasserstoffs. Der sogenannte «graue» Wasserstoff entsteht durch die Zerlegung fossiler Brennstoffe. Hingegen wird «grüner» Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser unter Einsatz von umweltschonenden Energiequellen wie Wasserkraft, Solarenergie und Windkraft gewonnen.
Indem, im Ökosystem der Projektgruppe ausschließlich «grüner» Wasserstoff verwendet wird, generiert die stationäre Brennstoffzelle umweltverträglich Elektrizität und Wärme. Dabei werden in der Brennstoffzelle Wasserstoff und Sauerstoff vereint. Durch die Anwendung elektrischer Spannung zwischen einer Anode und einer Kathode reagieren die beiden Elemente und vereinigen sich zu Wasserdampf. Im Zuge dessen entstehen zudem elektrische Energie und Wärme, welche unmittelbar zur Versorgung von Gebäuden und Arealen genutzt werden können. Das dabei anfallende Wasser wird weiterverwendet.
Die Wasserstoff-Brennstoffzelle zeichnet sich gerade deshalb durch ihre Umweltfreundlichkeit aus, da im Verlauf der chemischen Reaktion keine Schadstoffemissionen entstehen oder freigesetzt werden. Lediglich reiner, energiearmer und unbedenklicher Wasserdampf entweicht als «Abgas». Folglich wird die Funktion der Wasserstoff-Brennstoffzelle als gänzlich emissionsfrei erachtet.
Vorteile der Gebäudetechniklösung Wasserstoff-Brennstoffzellen
- Maximiert den Wert der Immobilie und steigert ihre Attraktivität
- Steigert die Reputation des Anlageeigentümers und setzt ein fortschriftliches verantwortungsbewusstes Statement in Sachen Umweltschutz, Klimawandel und Green Transformation.
- Notstromversorgung im Gebäude: Teil- oder Vollautarkie möglich
- Senkung von Leistungs- und Anschlusskosten
- Geringe Wartungskosten aufgrund nicht beweglicher Teile
- Modulare Bauweise: ab 80 kWel / 78 kWth, beliebig skalierbar.
- Reduktion von Winterstrombedarf, Netzbelastung, Winterstromlücken
- Mithilfe bei der Dekarbonisierung, Umweltschutz und bei der Reduktion von Treibhausgasen
- Peak-Shaving des elektrischen Netzbezug
Ideales Energienetzwerk
Es ist von Bedeutung, dass Energieerzeuger und -verbraucher auf eine breite Palette umweltfreundlicher Technologien zurückgreifen können. Hierzu zählen neben Wasserstoff-Brennstoffzellen auch Wärmepumpen, Kältemaschinen, Solarthermie, Windenergie und Photovoltaik sowie Batteriekurzzeitspeicher und bidirektional verwendbare E-Fahrzeuge. Weitere Informationen unter https://haelg.ch/stationaere-wasserstoff-brennstoffzelle/