Bau-Tagebuch für unser H₂-Kraftwerk (Teil 1): Es geht los – Fundament, Bodenplatte und Anschlüsse

Worum geht’s überhaupt?

Das Vorhaben H₂ – „Clean Energy City“ ist ein von der Sächsischen Aufbaubank (SAB) gefördertes Investitionsprojekt, welches in Zusammenarbeit zwischen der Technischen Universität Chemnitz und dem Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) umgesetzt wird. Im Projekt stellen die Forschungspartner ihre vorhandene Infrastruktur zur Verfügung und erweitern diese um neue Technologien zur Einbindung erneuerbarer Energieträger, Wasserstofftechnologien, Speicher-Systeme, innovativer Monitoring- und Regelungssysteme sowie Systeme zur flexiblen Lastsimulation zu untersuchen. Notwendigkeit, Ansatz und Ziel des Gesamtvorhabens werden auch in folgendem Video beschrieben. 

An unserer Forschungsfabrik untersuchen wir dabei konkret, wie die Integration einer einer solchen kombinierten Anlage (d. h. Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher, Brennstoffzelle und Batteriespeicher) in ein bestehendes Fabrikumfeld erfolgen kann und wie eine langfristig effiziente und flexible Betriebsführung im dynamischen Fabrikbetrieb möglich ist. 

Es gibt also ganz konkrete Fragen, die wir untersuchen und beantworten möchten, um möglichst gute Hilfestellungen für (mittelständische) Unternehmen zu bieten: 

• Wie lassen sich wasserstoffbasierte Energiesysteme zukünftig zur dezentralen Energieversorgung an Industriestandorten nutzen, um damit wirtschaftlich erfolgreich einen Beitrag zu CO₂-neutraler Produktion zu ermöglichen?  
• Wie erfolgt die Planung, Auslegung und Integration derartiger Systeme in bestehende Fabrikanlagen? Welche konkreten Randbedingungen sind zu berücksichtigen? Welche Schnittstellen sind notwendig? In welchen Energie-Verteilebenen ist eine Integration sinnvoll und was ist dabei jeweils spezifisch zu berücksichtigen?  
• Wie erfolgt eine optimale Betriebsführung derartiger Systeme im Gesamt-Energiemanagement von Fabriken? Welche Dynamik bieten verschiedene Systeme mit Blick auf wechselnde Lasten? Welche Langzeiterfahrungen gibt es bezüglich Verfügbarkeit/ Wartung derartiger Systeme im produktionstechnischen Umfeld?  
• Welche Auswirkungen und Chancen auf die Ökobilanzen von Unternehmen wird die verstärkte dezentrale Nutzung von wasserstoffbasierten Systemen haben? Welche Bewertungsmethoden sind dafür geeignet?    

Woraus besteht das Gesamtsystem? 

Ziel ist es, die Energieversorgung der Forschungsfabrik durch die Nutzung von Wasserstoff als Energiespeicher – denn nichts weiter ist er ja – zu erweitern. Dabei wird mit grüner Energie aus unserer Photovoltaikanlage Wasserstoff mit einem Elektrolyseursystem gewonnen. Hierzu wird Wasser in einer Aufbereitungsanlage vorbereitet und anschließend in einem Tank gelagert. Der gewonnene Wasserstoff wird durch einen Kompressor verdichtet und in Flaschenbündel gespeichert, hierfür ist ebenfalls ein Trocknungsprozess vorab notwendig. Wenn dann später gewünscht, wird der gespeicherte Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem verstromt. Um die dabei erzeugte Abwärme der Brennstoffzelle zu nutzen, kommt ein Wärmetauscher zum Einsatz. Die in der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie kann bedarfsgerecht in einem zusätzlichen Batteriespeicher gespeichert werden. All diese Komponenten werden in einem Carport-ähnlichen Aufbau zum einen technisch sinnvoll und zum anderen publikumswirksam platziert.  

Was ist bisher passiert? 

Einen großen Teil der Projektlaufzeit haben wir uns mit der Konzeptionierung, Leistungsbeschreibung sowie Anbietersuche und Ausschreibung beschäftigt. Klar ist dabei, dass Lieferengpässe und Pandemie in den letzten Jahren eine zusätzliche Herausforderung waren. Seit Ende Juni läuft nun tatsächlich der Aufbau und die beauftragten Unternehmen legen dabei hohes Tempo an den Tag. Dementsprechend sind die Fundamente und die Bodenplatte soweit vorbereitet, dass der Stahlbau bereits mit dem Aufbau des Carports beginnen kann.  

Wie geht’s weiter? 

Sobald der Carport-Aufbau abgeschlossen ist, kann die Montage und Einhausung der Komponenten und deren Inbetriebnahme erfolgen. Weiterhin werden die entsprechenden Verbindungen zur Peripherie (z. B. Notkühlung) und zu unserer Forschungsfabrik (Energie-/-messtechnik) hergestellt. Mehr dazu folgt im zweiten Teil, insbesondere auch wie sich das System in das Gesamtvorhaben einer DC-Fabrik eingliedert.