Das Projekt "Entwicklung, Aufbau und dynamischer Betrieb eines PEM-Druckelektrolyseurs der Megawattklasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von H-TEC SYSTEMS GmbH durchgeführt. Primäres Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung eines PEM-Elektrolysestacks mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 1 MW. Der Stack wird als Druckelektrolyseur ausgelegt. Der produzierte Wasserstoff soll mit einem Druck von mindestens 30 bar produziert werden können. Darüber hinaus muss der Stack auch mit fluktuierenden Stromquellen, wie Anlagen zur regenerativen Energieerzeugung, betrieben werden können. Der Stack soll für Massenfertigung geeignet sein. Dazu werden sowohl Materialien als auch Fertigungstechnologien gewählt, die eine kostengünstige Produktion größerer Stückzahlen zulassen. Die Entwicklungsarbeiten des Gesamtvorhabens unterteilen sich in vier Projektphasen (P). In diesem Teilvorhaben werden die Phasen 1a und 1b koordiniert. Außerdem wird ein Teil der Projektphase 4 (Testbetrieb) begleitet und ausgewertet. P 1a: Die Entwicklung des PEM-Elektrolyse-Stacks (1 MW) und Bau eines Demonstrators. P 1b: Die Entwicklung des Elektrolyseurs mit dem Stack aus Projektphase 1a als zentraler Einheit und Bau eines Demonstrators. P 4: Testbetrieb für sämtliche Komponenten und Konzepte aus der Projektphase 1.
Das Projekt "Entwicklung, Aufbau und dynamischer Betrieb eines PEM-Druckelektrolyseurs der Megawattklasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GP JOULE GmbH durchgeführt. Das Vorhaben ist ein Teil des Gesamtvorhabens 'Entwicklung, Aufbau und dynamischer Betrieb eines PEM-Druckelektrolyseurs der Megawattklasse'. Primäres Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung und Umsetzung eines Betriebskonzeptes für ein Kombikraftwerk, bei dem Wasserstoff aus erneuerbaren Stromquellen über den Elektrolyseur (aus Punkt I. der GVB) erzeugt, in einem Drucktank gasförmig gespeichert und über ein bestehendes Biogas-BHKW durch Beimischung zum Biogas zeitlich versetzt wieder verstromt wird. Es sollen sowohl rechtliche, wirtschaftliche und technische Aspekte bzgl. Strombezug und Stromvermarktung geklärt und anhand der Rahmenbedingungen geeignete Betriebsmodi entwickelt werden. Nach der Inbetriebnahme des Kombikraftwerks (Erzeugungsanlage/ Elektrolyseur/ Biogas-BHKW) soll eine umfangreiche Testphase gestartet werden, während der die entwickelten Konzepte überprüft und optimiert werden sollen. Die Grundlagenermittlung wird größtenteils durch Literaturrecherche und durch Abstimmung mit Herstellern (z.B. BHKW Hersteller), Verbänden o.Ä. (z.B. Biogasverband, Clearingstelle EEG), Rechtsanwaltskanzleien und Energieversorgern bzw. Stromnetzbetreibern erbracht. Anhand der Rahmenbedingungen sollen Modi für den Betrieb der Anlagen entwickelt werden. Hierfür wird ggf. auf Optimierungstools zurückgegriffen: Die Optimierung kann abhängig von der Komplexität mit dem Optimierungsprogramm GAMS dargestellt und dem Simplex Algorithmus gelöst werden.
Das Projekt "Entwicklung, Aufbau und dynamischer Betrieb eines PEM-Druckelektrolyseurs der Megawattklasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NORTH-TEC Maschinenbau GmbH durchgeführt. Das Vorhaben ist ein Teil des Gesamtvorhabens 'Entwicklung, Aufbau und dynamischer Betrieb eines PEM-Druckelektrolyseurs der Megawattklasse'. Primäres Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung und Umsetzung der Anlagenkomponenten des zu entwickelnden Elektrolyseurs aufgrund der Anforderungen des Elektrolysestacks. Darüber hinaus soll ein technisches Anlagenkonzept für ein Kombikraftwerk, bei dem Wasserstoff vorwiegend aus erneuerbaren Stromquellen über den Elektrolyseur erzeugt, in einem Drucktank gasförmig gespeichert und über ein bestehendes Biogas-BHKW durch Beimischung zum Biogas zeitlich versetzt wieder verstromt wird, entwickelt werden. Vom Vorhabenpartner H-TEC wird in enger Zusammenarbeit mit North-Tec anhand der Anforderungen des Elektrolysestacks das Anlagenkonzept für den Elektrolyseur entwickelt. Anhand des Anlagenkonzepts werden dann durch North-Tec die einzelnen Peripheriekomponenten des Elektrolyseurs entwickelt und aufgebaut. Anhand der Anforderungen des Elektrolyseurs und der Anforderungen anhand des Betriebskonzepts (GP JOULE) wird durch North-Tec das Kombikraftwerk bestehend aus den zentralen Einheiten Elektrolyseur und Biogas-Anlage entwickelt und aufgebaut werden.
Das Projekt "Teilprojekt 2.2: Einsatz neuartiger Elektrokatalysatoren in der alkalischen Wasserelektrolyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KUMATEC Sondermaschinenbau & Kunststoffverarbeitung GmbH durchgeführt. Ziel ist die Demonstration eines alkalischen Druckelektrolyseurs mit großem Wirkungsgrad sowie hoher Langzeitstabilität. Bisherige, am Markt erhältliche Elektrolyseure verfügen über Wirkungsgrade ' im Bereich von ca. 50% bis 70%. Die am IKTS zu entwickelten Mischmetalloxidkatalysatoren (MMO) haben das Potential, sowohl hohe Werte für ' als auch ein langzeitstabiles Verhalten bzgl. der katalytischen Aktivität zu liefern. Dies wird in Verbindung mit einem neuartigen Design des Druckelektrolyseurs einen klaren Wettbewerbsvorteil (Kosten, Performance) gegenüber dem Stand der Technik bieten. Das Unternehmen Kumatec beschäftigt sich seit 2 Jahren intensiv mit der Entwicklung alkalischer Druckelektrolyseure als Komponente für ein neuartiges Blockspeicherkraftwerk (BSKW), wobei auch die Rückverstromung des zuvor erzeugten Wasserstoffs von Bedeutung ist. Diese Anlagen sollen in Modulbauweise als skalierbare, dezentrale Stromspeicher in den Markt gebracht werden. Es wurden bereits einige Funktionsmuster dieser Elektrolyseure gefertigt und in Tests betrieben. Dabei wurden Wirkungsgrade von etwa 65% bis 70% erzielt. Das größte Potential bzgl. einer Steigerung des Wirkungsgrades wird in der Verwendung neuartiger Katalysatoren gesehen Die für das Teilvorhaben benötigten Personalkapazitäten sind bereits vorhanden und wurden im Antrag genannt. Neben den in der Ressourcenplanung aufgelisteten Sachmitteln sind die benötigten Materialien bereits vorhanden bzw. werden von Kumatec aus Eigenmitteln beigesteuert. Zum Erreichen der Projektziele werden zunächst an einem eigen konzipierten Laborprüfstand verschiedene Versuchselektroden und Elektrodenanordnungen untersucht. Auf Basis dieser Ergebnisse werden vielversprechende Varianten für den großskaligen Laboraufbau ausgewählt. Nach Konzipierung und Inbetriebnahme dieses 50 kW-Aufbaus werden Langzeitversuche gefahren und ausgewertet, so dass bei Projektende eine langzeitstabile und wirkungsgradoptimale MMO-Beschichtung als Ergebnis vorliegt.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Erforschung und Erprobung eines Druckelektrolyseursystems in Anbindung an regenerative Energieeinspeisung und Wasserstoff- bzw. Sauerstoffnutzungseinheiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KUMATEC Sondermaschinenbau & Kunststoffverarbeitung GmbH durchgeführt. Die Arbeitsziele des Teilvorhabens sind die Erforschung und Erprobung eines kostengünstigen, skalierbaren Druckelektrolyseurs hoher Effizienz mit Schnittstellen für die Anbindung an regenerative Energieerzeuger, sowie an H2- bzw. O2-Nutzungseinheiten. Die Skalierbarkeit der Systeme und der kostenoptimierte Aufbau führt zu Mengen- und Fertigungstechnologie-Effekten, welche die Herstellkosten für die Elektrolyseure in der späteren Produktion auf unter 700 Euro/kW senken sollen. Um das Kostenziel zu erreichen ist die Erforschung und Erprobung von Peripheriekomponenten notwendig. Der Elektrolyseur wird über eine elektrische Schnittstelle zum auf die Anwendung optimierten Gleichrichter verfügen. Weiterhin sind speziell konzipierte Schnittstellen zur H2-Tankstelle, dem Rückverstromungsaggregat und der O2-Einleitung in das Versuchsbelebungsbecken auf der Kläranlage vorgesehen. Ziel ist der Nachweis eines effizienten Betriebs des Elektrolyseurs mit jedem der oben genannten Komponenten. Durch die systematische Erforschung der theoretischen Funktionsprinzipien erfolgt eine Variantenanalyse zu den Systemkomponenten und deren Interaktion, was als Resultat die Schöpfung des Druckelektrolyseursystems nach sich zieht. Dabei wird zunächst die kleinste Skalierungseinheit erforscht und in einem Labormuster umgesetzt. Diese kleinste Einheit wird anschließend zu einem Systemmodul erweitert und schließlich durch weitere Aufskalierung in ein labortechnisches Druckelektrolyseursystem überführt. Die Erforschung der Interaktion aller Komponenten steht dabei im Mittelpunkt. Nach erfolgter wissenschaftlicher Erprobung des Druckelektrolyseursystems wird dieses in das Gesamtsystem, bestehend aus Gleichrichtern, Wasserstofftankstelle, Rückverstromungsaggregat und Versuchsbelebungsbecken auf der Kläranlage, integriert. In einer Erprobungsphase wird abschließend die Interaktion des Elektrolyseursystems mit diesen peripheren Systemen erforscht und analysiert, sowie Optimierungspotentiale eruiert.