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Wasserstoff-Modellprojekt: Stationäre Brennstoffzellenanlage versorgt Krankenhaus

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Autor: Magnus Schwarz

SOFC BOSCH
SOFC BOSCH
SOFC BOSCH

23. Februar 2023 | Das Hermann Josef Krankenhaus im nordrhein-westfälischen Erkelenz wird zukünftig mit einem stationären Wasserstoff-Brennstoffzellensystem betrieben. Perspektivisch soll das System auf LOHC basieren. Beteiligt ist neben der Robert Bosch GmbH und der Hydrogenious LOHC NRW GmbH das Helmholtz-Cluster Wasserstoff (HC-H2) des Forschungszentrums Jülich.

Ziele des Projekts “Multi-SOFC” sind nach kürzlich veröffentlichten Angaben des HC-H2 ein reduzierter CO2-Ausstoß und eine effizientere Energieversorgung für das HJK. Die Partner wollen bis Ende 2026 eine Kombination zweier neuartiger Wasserstoff-Technologien demonstrieren. Das Demonstrationsprojekt soll ein weltweit sichtbares Modell für die künftige Energieversorgung von großen Gebäuden sein. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Multi-SOFC-Vorhaben mit 23,6 Mio. €.

SOFC-Anlage versorgt Krankenhaus mit Strom und Wärme

Im Mittelpunkt steht das Festoxid-Brennstoffzellen-System (SOFC; Solid Oxide Fuel Cells) der Robert Bosch GmbH zur Strom- und Wärmeversorgung. In einer späteren Ausbaustufe ab Anfang 2025 erfolgt die Versorgung mit Wasserstoff mittels der Liquid Organic Hydrogen Carrier (flüssiger organischer Wasserstoffträger, LOHC)-Technologie durch die Firma Hydrogenious LOHC NRW GmbH, einer Tochter der Hydrogenious LOHC Technologies in Erlangen.

In der Energiezentrale des Erkelenzer Krankenhauses wird eine SOFC-Anlage der Leistungsklasse 100 kW das bestehende Blockheizkraftwerk ergänzen. Die Anlage besteht aus zehn Brennstoffzellen-Units besteht. Es ist die nach eigenen Angaben erste von Bosch installierte Vorserien-Anlage dieser Größenordnung. Mitte des Jahres soll sie in Betrieb genommen werden.

So sollen die Wasserstofftechnologien im Erkelenzer Krankenhaus zum Einsatz kommen (Quelle: Bosch GmbH)

40 Prozent weniger CO2-Emissionen

In der ersten Projektphase wird das SOFC-System mit Erdgas betrieben. Schon dabei ergeben sich im Vergleich mit dem am HJK vorhandenen und mit Erdgas betriebenen Gasmotor Vorteile: Die SOFC-Anlage erzielt einen elektrischen Wirkungsgrad von 60 %, der Gasmotor erreicht etwa 36 %. Damit emittieren die SOFC-Systeme bei der Stromerzeugung aus reinem Erdgas im Vergleich zum Gasmotor knapp 40 % weniger CO2.

Das führe im Falle des Krankenhauses im Dauerbetrieb bereits in der ersten Projektstufe zu einer CO2-Ersparnis von 150 t pro Jahr. Die Wärme, die beim Verstromen des Erdgases im SOFC-System entsteht, soll im ersten Schritt zum Beheizen des Krankenhauses genutzt werden.

Mit dieser Kombination von Strom und Wärme erreicht ein SOFC-System zu Beginn des Lebenszyklus einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 85 %. Im weiteren Verlauf des Projektes planen die Partner, den Wasserstoff-Anteil im Gasgemisch für das SOFC-System schrittweise zu steigern.

Wasserstoff aus LOHC für das SOFC-System

Ab 2025 soll das SOFC-System mit Wasserstoff versorgt werden, der chemisch an ein LOHC gebunden wurde. Der in LOHC gespeicherte Wasserstoff wird in einer vor Ort zu installierenden Dehydrierungsanlage von Hydrogenious freigesetzt, um dann in die Brennstoffzelle eingespeist zu werden.

Die Wärme aus dem SOFC-System wird zum Hochfahren dieser LOHC-Anlage genutzt und soll in Zukunft auch Energie liefern, die bei der Freisetzungsreaktion des Wasserstoffs aus dem LOHC notwendig ist. Bis dahin wird das System elektrisch beheizt.

Erstes Demonstrationsprojekt des HC-H2

Das Projekt in Erkelenz ist das erste mehrerer Demonstratoren, die das HC-H2 im Rheinischen Revier koordiniert. Das Helmholtz-Cluster besteht aus dem 2021 gegründeten Institut für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft (INW) am Forschungszentrum Jülich und seinen Projektpartnern aus Industrie, Wirtschaft, Kommunen und Forschung.

Das HC-H2 soll im Rheinischen Revier neuartige klimafreundliche Wasserstoff-Speichertechnologien zeigen, die weltweit eingesetzt werden können. Das zweite wichtige Ziel ist das Schaffen von neuen Arbeitsplätzen und neuer Wirtschaftskraft im Revier als Ausgleich für den für 2030 geplanten Braunkohle-Ausstieg.

Offizielle Projektskizze des Forschungszentrums Jülich (Quelle: Forschungszentrum Jülich)

 

(Quelle: Forschungszentrum Jülich/HC-H2/Robert Bosch GmbH/2023)

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