Das Micro-Grid ist die Basis für den Aufbau des Hydrogen Tryout Areal in Südafrika. Alle benötigten Komponenten des Micro-Grids befinden sich in einem transportablem Gehäuse, beispielsweise einem Schiffscontainer. Über die Solarzellen auf dem Dach des Containers wird die Solarenergie des Sonnenlichts in Strom gewandelt. Dieser Strom wird genutzt, um in dem Elektrolyseur aus Süßwasser, Wasserstoff und Sauerstoff herzustellen.
Der Wasserstoff wird komprimiert und in entsprechend geeigneten Gasflaschen gespeichert. Wird Strom benötigt, so kann über einen Brennstoffzellen-Stack der Wasserstoff durch Zuführung von Umgebungsluft (Sauerstoff) wieder zurückverstromt werden. Als Abfallprodukt entsteht wiederrum Wasser. Dieses wird in einem Tank gelagert und nach Bedarf für die Elektrolyse zur Verfügung gestellt. So entsteht ein geschlossener Wasserkreislauf, der nur zu Beginn befüllt werden muss und anschließend nahezu verlustfrei arbeitet. Es muss daher kein Frischwasser während des Betriebes hinzugegeben werden.
Vielfältige Anwendungen für die nachhaltige Stromversorgung
Der durch die Brennstoffzelle entstehende Strom kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden:
- die autarke Versorgung privater Haushalte
- die Sicherstellung einer Unterbrechungsfreien Stromversorgung von Industriebetrieben oder
- zum Aufladen der Akkus in der Elektromobilität
Der bei der Elektrolyse entstehende Sauerstoff kann ebenfalls für weitere Anwendungen genutzt werden:
- als Zusatzstoff für die biologische Wasseraufbereitung oder
- für die Versorgung von Pflegeeinrichtungen mit Sauerstoff
Das Micro-Grid ist so konzipiert, dass die installierte Photovoltaik für den Betrieb des Elektrolyseurs ausreichend ist. Ist es möglich weitere Flächen in der Umgebung mit Photovoltaik auszustatten oder das System mit Strom aus Windkraft zu unterstützen, so kann tagsüber der erzeugte Strom direkt genutzt werden und nur die Überschüsse werden zur Wasserstoffherstellung verwendet, welche dann wiederrum die Stromversorgung in der Nacht sicherstellen.
Bauweise des HyTrA Micro-Grids
Das Micro-Grid ist in einer Modulbauweise angelegt, die verschiedenen Komponenten können somit bei Bedarf getauscht werden. Steht mehr Strom zur Verfügung kann beispielsweise ein größerer Elektrolyseur eingebaut werden. Gibt es mehr Sonnenstunden, kann mehr Wasserstoff produziert werden, was einen größeren Wasserstoffspeicher notwendig macht.
Der Aufbau ist neben den Aufstellbedingungen und dem Anwendungsfall auch abhängig vom Investitionsvermögen. Daher ist die richtige Auslegung und Auswahl der Komponenten erforderlich.
Vorteile
Wesentlich an dem HyTrA-Micro-Grid ist, dass es perfekt an die klimatischen Bedingungen und daraus resultierenden Anforderungen des afrikanischen Marktes angepasst sein wird. Im Einzelnen bedeutet das, dass es eine robuste, sichere technologische Lösung mit einer Lebensdauer von 60.000 Betriebsstunden (mehr als 10 Jahre) hat.
Auch werden Fragestellungen zur Speicherdichte, Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit, Wartungsfreiheit und Energieautarkie gelöst. Zudem wird die Produktion des Micro-Grids mit den beteiligten Unternehmen dahingehend optimiert, dass effiziente Verfahren und Prozesse realisiert werden können, die es ermöglichen, Skaleneffekte zu nutzen, um schließlich eine Kostenparität hinsichtlich der fossilen Alternativen zu generieren.
Durch den Einsatz von Wasserstoff als Speichermedium ist es also möglich, autarke Inselsysteme saisonal und tageszeitunabhängig mit Energie zu versorgen. Somit ist ein wichtiger Schritt für die Energiewende und zur Einsparung von Emissionen realisierbar.