// Power-to-Hydrogen-Anlage mit angebundener F&E-Plattform

Die Power-to-Hydrogen-Anlage am Laufwasserkraftwerk Wyhlen besteht aus zwei Anlagenteilen. Für den industriellen Teil der Anlage (elektrische Anschlussleistung ca. 1 MW) liefert die McPhy Energie Deutschland GmbH einen alkalischen Druck-Elektrolyseur. In der angebundenen F&E-Plattform des Leuchtturmprojekts erprobt das ZSW eine eigene alkalische Druck-Elektrolyseanlage (AEL) im industriellen Umfeld. Das Konzept der Forschungsanlage beinhaltet einen modularen Subsystem-Aufbau in einem Container-Gehäuse. Die Anlage wurde Anfang 2017 CE-zertifiziert und ist verfahrenstechnisch für eine Anschlussleistung von max. 1 MW ausgelegt. Am Standort Wyhlen sollen in dieser Anlage selbst entwickelte AEL-Blöcke im Leistungsbereich bis zu 300 kW getestet werden. Der in der F&E-Plattform erzeugte eH₂ kann in den Produktgasstrom der industriellen Anlage eingespeist und von Energiedienst mit genutzt werden. Die Forschungsanlage wird aktuell im ZSW-Technikum in Stuttgart für den Forschungsbetrieb in Wyhlen vorbereitet und optimiert. Das Ziel des Forschungsaktivitäten, die gemeinsam mit dem Projektpartner DLR durchgeführt werden, ist die Senkung der spezifische Energieverbräuche  auf Elektrolyseblock-Ebene auf < 4,2 kWh/Nm³ bei gleichzeitiger Erhöhung der Stromdichten auf > 0,6 A/cm².

Weitere Informationen zu den AEL-Entwicklungsarbeiten.

Der industrielle Teil der Power-to-Hydrogen-Anlage in Wyhlen wird täglich bis zu etwa 0,5 Tonnen eH₂ mit einer Reinheit von 99,999 Vol.% H₂ erzeugen können. Der Wasserstoff wird vor Ort gereinigt und in Trailer abgefüllt und kann so beispielsweise zu H₂-Tankstellen transportiert werden. Mit dieser eH₂-Menge können rechnerisch etwa 1.000 Brennstoffzellen-PKWs versorgt werden.

Die Inbetriebnahme der Gesamtanlage ist für Oktober 2018 geplant. Bis Ende 2019 soll der industrielle Teil der Anlage dann im Rahmen des Projektes insgesamt 4.000 Betriebsstunden absolvieren und eingehend vermessen werden.

Für das technische Monitoring stattet das ZSW den industriellen Teil der Anlage mit umfangreicher zusätzlicher Messtechnik aus und implementiert ein Monitoringsystem, das die Messdaten sekündlich erfasst und zum ZSW-Standort nach Stuttgart überträgt.

Wesentliche technische Spezifikationen der industriellen Anlage:

• Elektrische Anschlussleistung ≥ 1 MW
• Eingesetzte Elektrolyse-Technologie: Alkalische Elektrolyse (AEL)
• Spezifischer Energieverbrauch des Elektrolyseurs bei Nennlast  ≤ 4,5 kWh / Nm³ eH₂
• eH₂-Abgabe mit einer für Brennstoffzellen-Fahrzeuge geeigneten Wasserstoff-Reinheit nach SAE J2719
• Dynamische Betriebsfähigkeit der Anlage (Nennleistungsbereich mind. 20 % - 100 % mit Lastgradient ≥ 20 %/s; Start-up aus Stand-by < 300 s)

Wesentliche Merkmale der Forschungsanlage-Anlage:

• Flexible, container-integrierte Testumgebung für AEL-Druckelektrolyseblöcke
• Neu entwickelter hocheffizienter Gleichrichter mit Strom- und Spannungsregelung
• Separate Flüssigkeits- und Gaskühlung mit Kondensat-Rückführung in den Elektrolysekreislauf
• Eigenständiges Sicherheitskonzept mit sicherheitsgerichteter Anlagensteuerung