Energiezentrale zur Quartiersversorgung mit Wasserstoff

Wasserstoff

Unser Kunde realisiert in einem innovativen Projekt die "Energiezentrale der Zukunft". Hierbei spielt Wasserstoff als Energieträger eine entscheidende Rolle bei der Versorgung der Immobilien und Anlagentechnik.

Wasserstoff als Energiespeicher zur Quartiersversorgung

Mit der Energiezentrale der Zukunft soll eine innovative Energieversorgung mit
Wasserstoff als Reallabor erforscht werden. Der Wasserstoff wird als saisonaler
Speicher verwendet. Aufgrund der aufgezeichneten Daten soll sich das System
automatisch energetisch optimieren. Hier wurde der Ansatz über die künstliche
Intelligenz gefunden. In diesem Projekt bestand die Aufgabe darin, alle
Anlagensysteme über unterschiedlichste Kommunikationsschnittstellen zu
einem Gesamtsystem zusammenzuführen. Dabei spielte die Sektorenkopplung
eine enorme Rolle.
Der Kunde legte bei seinem Projektziel eine möglichst hohe Autarkie und die Absicherung der Wärmeversorgung für die Mieter fest.

Es wurden die folgenden Anlagensysteme integriert:

Photovoltaik 240kWp
Elektrolyse 10nm³
Wasserstoffspeicher bis zu 5.600kWh
Brennstoffzelle 25kW
Stromspeicher 140kWh
Wärmepumpe 2x100kW
Gasbrennwertkessel 420kW
Schichtenspeicher 6.000l
Nahwärmenetz 4.0
Mess-, Steuer- und Regelungstechnik
IT Infrastruktur und Cloudanbindung
Energiemanagementsystem

Photovoltaik

Primärenergieerzeugung über PV-Module
Deckung des Energieverbrauchs
Nutzung des Überschussstroms zur Wasserstoffherstellung
Ermöglichung energieautarker Versorgungssysteme

Energiemanagementsystem

Intelligente Steuerung des Wasserstoffsystems mittels Energiemanagementsystem (EMS)
EMS als Knotenpunkt aller Daten
Visualisierung der Energieflüsse
Anlagenoptimierung
Verbesserung der Wirtschaftlichkeit & Anlagenverfügbarkeit

Elektrolyse

chemische Aufspaltung von Wasser (H2O) in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O)
2 H2O → 2 H2 + O2
Unterschiedliche Verfahren:
- PEM-Elektrolyse
- AEM-Elektrolyse
- AEL-Elektrolyse
- Chlor-Alkali-Elektrolyse

Brennstoffzelle

Energieumwandlung: Umwandlung von Wasserstoff in elektrische Energie
Brennstoffzellen mit hohen Wirkungsgraden bis zu 70%
keine Emissionen: Brennstoffzellen erzeugen lediglich Wasser und Wärme als Nebenprodukte
Regelbereich: flexible Regelung nach Verbrauchsanforderungen

Batteriespeicher

Kurzzeitstromspeicher mittels Batterietechnologie
extrem hohe Wirkungsgrade
Tag-Nacht-Ausgleich
Optimierung der Eigenverbrauchsquote und Energieautrakie
Pufferspeicher für Elektrolyse und Brennstoffzellenbetrieb

Wasserstoffverteilung

Rohrleitungssysteme zur Wasserstoffverteilung
Hydraulische Systeme

Wasserstoff-Flaschenbündelspeicher

Speicherung von Wasserstoff in Druckgasflaschen
maximal flexibel
skalierbar
700 bar
Modular

Wärmepumpe

Grundlast-Abdeckung mit Wärmepumpe
Versorgung über EE-Strom
Hoher Wirkungsgrad
Flexibel regelbar im Gesamtanlagensystem

Wärmeschichtenspeicher

Die Speicherung von Wärme in Schichtenspeichern ist ein wichtiger Puffer, um verschiedene Wärmeerzeuger in ein System zu koppeln.
Wird ein Wasserstoffsystem implementiert kann die Abwärme von Elektrolyse und Brennstoffzelle ausgekoppelt und somit in das Heizungsystem gespeist werden.