<< Zurück

Verbesserte Wasserstoffanlagen für Energie und Industrie

 

HyFacility setzt die Forschungsschwerpunkte an den Schnittstellen der anderen HyTechonomy-Teilprojekte aus dem Bereich Energie & Industrie (HyGen, HyStore & Hyfficient) und verfolgt einen gesamtheitlichen Ansatz zur Optimierung eines auf erneuerbaren Wasserstoff basierten Energiesystems.

Die Wasserstoffverdichtung als Schlüsseltechnologie und derzeitiger Engpass der Wasserstoffanlagen ist dabei von besonderem Interesse. Mechanische Kompressoren nach dem Stand der Technik weisen hohe Wartungsaufwände, einen erhöhten Energiebedarf insbesondere im Niederdruckbereich auf, erfordern komplexe Konstruktionen und führen zu hohen Geräuschemissionen im Betrieb. Im Zuge von HyFacility werden elektrochemische Kompressoren (EHC) detailliert erforscht, die ein hohes Potenzial zur Überwindung dieser Probleme aufweisen. Sie sind ähnlich wie Elektrolysezellen konstruiert, kommen ohne bewegliche Teile aus und ermöglichen daher einen wartungsarmen und leisen Betrieb bei gleichzeitig hoher Effizienz. Zusätzlich besitzen EHC die Fähigkeit reinen Wasserstoff aus Mischgasen zu extrahieren. Die Technologie des EHC befindet sich noch auf niedrigem TRL (Technologie-Reifegrad) und spezifischer Forschungsbedarf besteht in Bezug auf Rückdiffusionen und Membranrissen bei hohen Differenzdrücken, den Wasserhaushalt der Membran, geeignete Dichtungskonzepte und hohe Aktivierungs- und ohmsche Überspannungen. Die Entwicklung eines geeignetes Stack-Design und eine geeignete Materialauswahl sind erforderlich, um die Herausforderungen zu überwinden und die derzeit noch hohen Kosten der Technology zu senken.

© HyCentA; EHC Einzelzelle

Eine großflächige Einführung von wasserstoffbasierten Energiesystemen erfordert ein tiefes Verständnis des Energiemarktes und zukünftiger Geschäftsmodelle in Kombination mit kostenoptimierten Systemlayouts. Neben dem Schwerpunkt auf fortschrittlichen Elektrolysezellen- und -stapeldesigns (HyGen) sind verbesserte BOP-Komponenten und Systemlayouts erforderlich, um die Gesamteffizienz der Produktion sowie die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit von Wasserstoffinfrastrukturen zu erhöhen. Diese Themen werden im Projekt HyFacility durch eine Business-Case-Analyse auf Basis von Systemsimulationen von H2-basierten Anlagen und einer Analyse von High-Potential-Gebieten in Österreich behandelt.

© HyCentA; Wertschöpfungskette eines Wasserstoffenergiesystem

Die derzeitige Betriebsweise von Bus- und Schwerlastflottenbetreibern in Kombination mit Einschränkungen durch den gesetzlichen Rahmen (SEVESO-Grenze für Betriebe der unteren Klasse = 5 000 kg H2) und hohe Infrastrukturkosten behindern eine schnelle und umfassende Einführung von Wasserstoff-LKW- und -Busflotten. Die aktuell vorherrschende Überströmbetankung aus HD-Speichern ohne Booster-Kompressoren wird für große Flotten schwierig realisierbar, weshalb hierfür geeignete Konzepte im Einklang mit der Fahrplangestaltung und erforderlichen Betankungszeiten benötigt werden. Die enge Verzahnung von Busbetriebsadaptierungen für emissionsfreie Technologien und fortschrittlichen Infrastrukturlösungen stehen daher im Fokus des Projekts.

Das HyFacility-Projekt zielt darauf ab, diese Herausforderungen mit den folgenden Forschungszielen zu adressieren:

  • Verbesserung der Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Effizienz von elektrochemischen Kompressions- und Reinigungszellen, -stapeln und -systemen auf Basis verbesserter Designs und Experimenten mit Prototypen unterstützt durch Simulationstools
  • Identifizierung von Optimierungspotenzialen hinsichtlich Effizienz, Nachhaltigkeit und Kosten für Anlagenperipheriekomponenten durch die Analyse von Betriebsdaten realisierter Anlagen
  • Entwicklung von Gesamtbetriebsstrategien und Layouts für Wasserstofftankstellen für Busflotten zur Reduzierung der Kosten und Komplexität bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit
  • Identifikation von aktuellen und zukünftigen Wasserstoffpotentialen und Business-Cases sowie kosten- und zuverlässigkeitsoptimierten Anlagenlayouts für zentrale und dezentrale H2-Anlagen mittels holistischer Systemsimulationen

 

Projektlaufzeit 04/2022 – 03/2025
Bereich Energie & Industrie
Projektleitung + Kontakt HyCentA Research GmbH,
Michael Richter, richter@hycenta.at
Partner AIT GmbH, Fronius International GmbH, ÖBB Postbus GmbH, Verbund Thermal Power GmbH

<< Zurück