Photovoltaikanlage mit direkter Wasserstoffproduktion
Am AIT Forschungscampus in Seibersdorf wurde eine Demonstrationsanlage errichtet: Der „P2P H2-Demonstrator“. Im PH2ÖNIX-Projekt untersucht dieser H2-Demonstrator das Betriebsverhalten verschiedener Elektrolyse-Technologien unter einem dynamischen Lastprofil, das insbesondere durch die volatile Stromerzeugung der Photovoltaik gegeben ist.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Konzepten, bei denen der Elektrolyseur zur Erhöhung der Volllaststunden an das Stromnetz angeschlossen wird, bezieht der PH2ÖNIX H2-Demonstrator seinen Strom für die Wasserstoffproduktion ausschließlich aus einer PV-Anlage.
Projektziele
PH2ÖNIX untersucht die Auswirkungen der direkten Kopplung von PV-Anlagen und Wasserelektrolyse-Systemen verschiedener Technologien. Zu den wichtigsten Forschungsfragen gehören:
- Initiales Alterungsverhalten moderner PV-Modultechnologien
- Eignung verschiedener PV-Systemtopologien für Elektrolyseanwendungen
- Eigenverbrauchsquoten im Realbetrieb
- Einfluss der direkten Systemkopplung auf die Wasserstoffproduktion
- Gesamteffizienz und Teillastfähigkeit
Technische Projektdetails
Strom einer nahegelegenen PV-Dachanlage mit einer Nennleistung von ca. 63 kWp versorgt zwei Elektrolyseure von je ca. 10 kW elektrischer Leistung. Zwei verschiedene Elektrolysetechnologien werden untersucht: Die PEM- und die neuere AEM-Technologie (Protonenaustauschmembran, engl. proton-exchange membrane, bzw. Anionenaustauschmembran, engl. anion-exchange membrane). Der tagsüber produzierte Wasserstoff wird in Gasflaschen beim Ausgangsdruck der Elektrolyseure von ca. 30 bar gespeichert. In der Nacht oder am späten Nachmittag nutzt eine PEM-Brennstoffzelle mit 8 kW elektrischer Leistung den gespeicherten Wasserstoff zur Stromerzeugung und schließt damit den Kreis der Umwandlung von Strom zu H2 zu Strom (engl. power-to-power, P2P).
Innovation und angestrebte Projektergebnisse
Um den Markteintritt innovativer Wasserstoffanwendungen zu beschleunigen, besteht ein wesentlicher Aspekt der Bewertung des PH2ÖNIX H2-Demonstrators darin, die Erkenntnisse in replizierbare Anwendungsfälle zu übertragen, die sich aus der direkten Kopplung von Photovoltaik und Elektrolyse ergeben. Im Rahmen des Projekts werden verschiedene PV-H2-Anwendungsszenarien auf Basis von Systemkombinationen und Monitoring bewertet. Es werden Anwendungsfälle für Industriestandorte erstellt und hinsichtlich der technischen Voraussetzungen und Wirtschaftlichkeitsschwellen bewertet. Es folgen eine technische Analyse und Schlussfolgerungen zu den Dimensionierungsfaktoren von PV-Systemen, H2-Produktion, Speichern und Rückwandlungseinheiten, wobei der Schwerpunkt auf Eigenverbrauchsraten, Deckungsgraden und Speicheranforderungen (z. B. Spitzenlastverschiebung) liegt.
