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Stationäre Brennstoffzellen

Dezentrale Energiesysteme mit stationären Brennstoffzellen

Sauberer Strom und Wärme können über verschiedene Wege bereitgestellt werden. Eine Möglichkeit ist die Nutzung von Wasserstoff, welcher auf unterschiedliche Weise erzeugt werden kann. Der klimafreundlichste Weg ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff. Dieser kann mithilfe eines Elektrolyseurs durch Strom aus Wind-, Wasser- und Sonnenergie erzeugt und gespeichert werden. Wird mehr Strom benötigt, als vorhanden ist, kann der gespeicherte Wasserstoff mithilfe einer Brennstoffzelle effizient rückverstrom werden.


Eine Brennstoffzelle als dezentrales Energiesystem bietet daher einige Vorteile. An sonnenreichen Sommertagen kann der überschüssige Photovoltaikstrom in Wasserstoff umgewandelt und bis in die sonnenarmen Wintermonate gespeichert werden. Da eine Photovoltaikanlage in den Wintermonaten kaum Strom produziert, kann mithilfe der Brennstoffzelle Strom bereitgestellt werden. Dies erhöht die Versorgungssicherheit des grünen Zukunfts-Energiesystems maßgeblich.

Die Österreichische Energieagentur arbeitete im Zuge einer Forschungskooperation der Internationalen Energieagentur (Technology Collaboration Programme, TCP) im Annex 33 des „Advanced Fuel Cell TCP“ mit zehn Ländern zusammen:

Finnland | Deutschland | Frankreich | Israel | Italien | Japan | Korea | Schweden | Schweiz | USA

Die Tasks des Annex 33 unterteilten sich in vier Subtasks:

  • Subtask 1: Brennstoffzellen für den Einsatz in Wohngebäuden
  • Subtask 2: Verschiedene Brennstoffe für stationäre Brennstoffzellen
  • Subtask 3: Chancen und/oder Risiken für Brennstoffzellen durch relevante europäische Richtlinien und andere internationale Rahmenbedingungen
  • Subtask 4: Große Brennstoffzellenanlagen und Entwicklungen der MCFC-Technologie

Die Österreichische Energieagentur arbeitete an allen Subtasks mit und leitete den Subtask 3 zur Analyse relevanter EU-Richtlinien und Verordnungen. Dabei wurde die nationale Umsetzung der Richtlinien in ausgewählten Beispielländern in Bezug auf etwaige Chancen und Hemmnisse für die Marktimplementierung von stationären Brennstoffzellen untersucht.

Neben der intensiven Kooperation (Teilnahme an Meetings und Workshops, aktive Dissemination, etc.) im Zuge dieses Projekts wurde unter aktiver Einbindung relevanter heimischer Stakeholder eine österreichische Variante des erfolgreichen japanischen „EneFarm“ Projektes konzipiert, wobei Erfolgsfaktoren internationaler Programme analysiert und auf die österreichischen Spezifika umgelegt wurden. Dabei wurden die Voraussetzungen für die Nutzung (z.B. Förderungen) von stationären Brennstoffzellen zur lokalen Strom- und Wärmeproduktion (sowie Energiespeicherung in Form von Wasserstoff) identifiziert. Besonders die Wirtschaftlichkeit und eventuelle rechtliche Hürden standen dabei im Fokus.
Weiters wurden geeignete Zielgruppen bzw. Anlagengrößen, ab welchen sich die Verwendung stationärer Brennstoffzellen rechnen (z.B. Einfamilienhaus, Wohnanlagen, klimafreundliche Quartiere, etc.), eruiert.

Erkenntnisse aus dem Projekt

Die Berechnungen und Analysen der Österreichischen Energieagentur zeigten, dass ein wirtschaftlicher und ökonomischer Betrieb der Brennstoffzelle in Einfamilienhäusern nicht gegeben ist. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass der Einsatz des Brennstoffzellensystems bei größeren Anwendungen (Mehrfamilienhaus und Hotel) hohe Eigenverbrauchsquoten ermöglicht, was zu einem wirtschaftlichen und ökologischen Einsatz des Systems führt und einen wichtigen Erfolgsfaktor für stationäre Brennstoffzellen darstellt.

Eine Analyse aus der Kombination aus Brennstoffzelle und Wärmepumpe stellte sich ebenfalls als sinnvoll heraus. Dadurch sinkt der Gasbezug des Systems unter jenem des Brennwertkessels. Zusätzlich wurden höhere Eigenverbrauchsquoten des produzierten Stroms im Vergleich zur Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik erzielt, was zu einer Entlastung des Stromnetzes im Sommer und im Winter führt. Durch Sektorkopplung (bspw. E-Mobilität) lässt sich dieser Effekt verstärken.

Aus diesen Gründen kann davon ausgegangen werden, dass der Einsatz von Brennstoffzellensystemen in Energiegemeinschaften und klimaneutralen Quartieren zu einer wirtschaftlich und ökologisch sinnvollen Energieversorgung führen kann. Darüber hinaus eigenen sich Brennstoffzellensysteme für die Anwendung im Industriesektor. In derartigen großen Anwendungsbereichen kann über eine Vernetzung der einzelnen Brennstoffzellen eine Art Schwarmintelligenz generiert werden. In weiterer Folge kann durch die verbaute künstliche Intelligenz eine optimierte Systemkonfiguration ermöglicht werden.

Workshop

Am 05. Mai 2022 wurde im Zuge des Projekts ein abschließender Workshop mit dem Titel „Dezentrale Energiesysteme mit stationären Brennstoffzellen“ abgehalten, in dem die gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse des Projekts präsentiert wurden. Zusätzlich wurden der derzeitige Stand der Brennstoffzellentechnologie, internationale Demonstrationsprojekte sowie die Brennstoffzellenportfolios verschiedener Hersteller vorgestellt. (Eine inhaltliche Zusammenfassung des Workshops finden Sie hier: Zusammenfassung des Workshops „Dezentrale Energiesysteme mit stationären Brennstoffzellen“)

Im Folgenden ist die Agenda des Workshops ersichtlich. Um sich die einzelnen Präsentationen anzusehen, klicken Sie bitte auf den jeweiligen Agendapunkt.

Agenda & Präsentationsfolien (PDF):

12:50 – 13:00
Ankommen und Begrüßung
Dr. Günter Simader

13:00 – 13:10
Einleitende Worte
DI Theodor Zillner

13:10 – 13:30
Aktivitäten des Advanced Fuel Cells TCP Übersicht weltweite Entwicklungen (Fokus: stationäre Brennstoffzellen)                      
AEA, Dr. Günter Simader

13:30 - 13:55
Dezentrale Brennstoffzellengeräte von Viessmann
Viessmann Climate Solutions SE, Jean Pieree Vial, MBAE

13:55 - 14:10
Vorstellung der stationären Produktentwicklungen von Bosch
Bosch, Paul Rosner, MSc & Paul Deinhofer, MSc

14:10 - 14:30
Digitale Kaffeepause

14:30 - 14:55
Wasserstofflösungen von Fronius
Fronius, Richard Schuster

14:55 - 15:20
Netzdienliche Energiegemeinschaften - Projekt CLUE
Energienetze Steiermark, DI Dr. Gregor Taljan

15:20 – 15:45
Dezentrale Energiesysteme mit stationären Brennstoffzellen in Energiegemeinschaften bzw. klimaneutralen Quartierslösungen
AEA, Dr. Günter Simader & Patrick Vidovic, MSc.

15:45 – 16:00 Diskussion

Projektdaten

Auftraggeber FFG
Projektleitung Günter Simader
Projektteam Patrick Vidovic
Projektpartner:in Austrian Institute of Technology (AIT)
Projektdauer November 2019 bis Mai 2022

Ansprechperson

Mitarbeiterfoto von Günter Simader, Head of Center Buildings & Energy efficiency monitoring body

Head of Center Buildings & Energy efficiency monitoring

DI Dr. Günter Simader

E-Mail Adresseguenter.simader@energyagency.at