Autonome Energieversorgung für Gebäude auf Wasserstoffbasis

Die Neuentwicklung wurde nach Vorgaben des Forscherteams um Professor Dr.-Ing. Ulf Schwalbe durch die Münchner Firma ostermeier H2ydrogen Solutions umgesetzt. Die Fuldaer Forscher wollen damit ihr eigens für die Komplettlösung entwickeltes Energiemanagementsystem an verschiedene Anwendungsszenarien anpassen und die Energiemanagementlösungen so für den bestmöglichen Einsatz regenerativer Energien optimieren – ein wichtiger Schritt in Richtung energieoptimierter Gebäudelösungen.

ostermeier H2ydrogen Solutions (kurz OHS) hat für die anstehenden Entwicklungen an der Hochschule Fulda eigens eine kompakte Lösung zur Energieerzeugung und -speicherung umgesetzt, die in einen Schiffscontainer passt. Ziel ist es, die Energieversorgung nicht nur CO2-emissionsarm, sondern auch netzdienlich zu gestalten. Vom Grundprinzip her wird überschüssige Energie aus regenerativen Quellen wie Wind oder Sonne in dem Gebäudeenergiesystem gespeichert und nach Bedarf wieder abgeben. So werden die natürlichen Schwankungen erneuerbarer Quellen ausgeglichen. Wenn im Sommer zu viel Strom im Netz ist, wird Energie gespeichert, und im Winter, wenn zu wenig Energie vorhanden ist, keine Energie aus dem Netz gezogen. So wird ganzjährig eine zuverlässige Energieversorgung gewährleistet und zudem Energie aus fossilen Trägern wie Kohle, Erdöl und Erdgas ersetzt.

Der Container enthält alle Komponenten, die für eine autarke Gebäudeversorgung notwendig sind: Photovoltaik-Wechselrichter, Batterie, Wärmepumpe, Wärme- und Kältepufferspeicher, Wasserstoff-Elektrolyseeinheit und -speicher, Kompressor und Brennstoffzelle. Die Hochschule Fulda arbeitet an einer Energiemanagementlösung, die regenerative Energieerzeugung, Energiespeicherung, Elektromobilität und Gebäudeenergie für Heizung und Kühlung energieoptimal kombiniert und regelt.

Da ihr Forschungsschwerpunkt auf der technischen Funktion und Ortsflexibilität liegt, wurde für Fulda die praktisch-robuste Containerform gewählt. Die von OHS weiterentwickelte Bauform, der „EcoreOne“, wird für den Einsatz im Wohnumfeld ein äußerlich ansprechendes Design erhalten.

Das Team um Professor Schwalbe, der am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der Hochschule Fulda die Forschungsgruppe Elektromobilität und erneuerbare Energien leitet, wird mit dem System nun die verschiedensten Anwendungsszenarien im Bereich der Gebäudeenergieversorgung durchspielen. „Ziel unserer Forschung ist es, die Algorithmen unseres Energiemanagementsystems weiterzuentwickeln und einen ganzjährigen energieoptimierten Betrieb zu realisieren. Die Technik für die Energiewende ist vorhanden, aber es gibt noch viel zu tun, um sie für die breite Gesellschaft verständlich, anwendungsfreundlich und kostengünstig in die Praxis zu bringen. Das ist unser zentrales Anliegen.“

In seinem Fachgebiet entstehen zukunftsweisende Arbeiten, die sich mit wirtschaftlichen und technischen Fragen der regenerativen Energietechnik und der Energiespeicherung beschäftigen. Sein besonderes Augenmerk hat er auf den Einsatz von gebrauchten Fahrzeugbatterien für stationäre Batteriespeicher zum Laden von Elektrofahrzeugen beziehungsweise zur Unterstützung des Energieversorgungsnetzes gerichtet. Diese Anwendungen haben den Grundstein für die Entwicklung eigener Energiemanagementlösungen gelegt.

„Aus meiner Sicht kann in unseren Breiten schon viel mit regenerativen Energiequellen geleistet werden“, so Schwalbe. „Wir könnten mit dem konsequenten Ausbau viel Wirkung erzielen, auch beim Thema Heizung. Fehlende Langzeiterfahrungen, Bezahlbarkeit und zuverlässige Planbarkeit sind aktuell die entscheidenden Hinderungsgründe für die Umsetzung. Daran wollen wir etwas ändern.“

OHS-Geschäftsführer Dr. Markus Ostermeier wird nicht müde zu betonen, dass der Klimakrise mit mehr Geschwindigkeit begegnet werden müsse. „Ein wichtiger Baustein ist Wasserstoff. Mit seinen idealen Speicher- und Transporteigenschaften hat er großes Potenzial für den Klimaschutz vor Ort.“ OHS hat ein modulares Baukastensystem an dezentralen Speicherlösungen für größere Industrie- und Wohngebäudekomplexe entwickelt, mit einem Fokus auf der Langzeitspeicherung von erneuerbarem Strom. „Der Container für die Hochschule Fulda ist in der Zusammenstellung für uns eine Weltneuheit. Ich bin sehr gespannt auf die praktischen Erkenntnisse, die das Forscherteam mit ihm gewinnen wird.“

Nachdem der Container seit März zunächst im Testbetrieb auf dem OHS-Firmengelände in Schweitenkirchen nähe München lief, ist er nun an seinem Bestimmungsort Fulda angeschlossen worden. Mit den Erkenntnissen aus den anstehenden Forschungsarbeiten soll unter anderem die Lebensdauer von Wärmepumpen verlängert werden. Außerdem sollen die Energiemanagementlösungen für die optimale Versorgung von Wohn- und Industriegebäuden weiterentwickelt werden. Es soll eine Energiemanagementlösung im Baukastensystem entstehen, die flexibel eingesetzt werden kann.

Und schließlich sollen das sinnvolle Ankoppeln an den Energiemarkt sowie Zwischenspeicher für Wärme, Kälte und Elektroenergie bei unterschiedlichen Klima- und Wetterbedingungen getestet werden. Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (Next Generation EU) und vom Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst gefördert.

Quellen: Hochschule Fulda, ostermeier H2ydrogen Solutions, Fotos: Hochschule Fulda, ostermeier H2ydrogen Solutions