Strom aus Fotovoltaik ganzjährig gesichertAuf der diesjährigen Intersolar hat er großes Interesse geweckt: der Prototyp der Fronius Energiezelle – ein hybrides Brennstoffzellensystem, das solare Energie in Wasserstoff speichert und bedarfsgerecht verfügbar macht. Bisher musste man zur Sicherstellung einer ganzjährigen autonomen Energieversorgung aus Fotovoltaik auf Dieselgeneratoren zurückgreifen. Die Fronius International GmbH (Pettenbach, Österreich) hat nun ein völlig neuartiges Konzept entwickelt, das den Kreislauf zwischen solarer Energiegewinnung, effizienter Speicherung und bedarfskonformer Verfügbarkeit schließt.
Um Sonnenstrom jederzeit - unabhängig von der aktuellen Wetterlage und Jahreszeit - nutzbar zu machen, bedarf es einer adäquaten Speichermöglichkeit. Die Speicherung von überschüssigem Solarstrom für Perioden mit keiner oder geringer Sonneneinstrahlung (also zum Beispiel für die Nacht oder die Wintermonate) ist jedoch aufgrund der Selbstentladung bei Batterien (5 bis 10 Prozent im Monat) mit großen Verlusten verbunden, daher wenig energieeffizient bzw. über längere Perioden sogar unmöglich. Wollte man mit Fotovoltaik eine ganzjährige autonome Energieversorgung sicher stellen, musste man bisher auf umwelt- und lärmbelastende Dieselgeneratoren zurückgreifen.
Das Fronius Forschungsteam hat nun ein völlig neuartiges Konzept entwickelt, das den Kreislauf zwischen solarer Energiegewinnung, effizienter Speicherung und bedarfskonformer Verfügbarkeit schließt: Ein mit Solarstrom betriebener Elektrolyseur spaltet dabei Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff. Der Wasserstoff wird in einem Tank zwischengespeichert und bei Bedarf – also wenn keine Energie aus den Solarmodulen bereitgestellt werden kann - einer hybriden Brennstoffzelle zugeführt. Hier wird der zwischengespeicherte Wasserstoff wiederum in Gleichstrom und danach von der Wechselrichterelektronik in haushaltsüblichen Wechselstrom umgewandelt. Das in der Brennstoffzelle anfallende Reaktionswasser kann zudem neuerlich dem Elektrolyseur zur Herstellung von Wasserstoff rückgeführt werden.
„Energieeffizienz in diesem Zusammenhang bedeutet, dass solare Energie immer mit geringsten Umwandlungsverlusten dem Nutzer zur Verfügung gestellt und Abwärme und Reaktionswasser nach Möglichkeit im Kreislauf neuerlich genutzt wird“, so Ewald Wahlmüller, Projektleiter des Forschungsteams Energiezelle bei Fronius. Das Kernstück dieses Konzeptes, eine hybride Brennstoffzelle mit integrierter Wechselrichterelektronik, gibt es bereits als Vorseriengerät und wurde auf der diesjährigen Intersolar erstmals der breiten Öffentlichkeit präsentiert.
Erste Testanlagen sind bereits in Betrieb. So zum Beispiel in Steyr, Österreich, wo mit Hilfe einer Fotovoltaik Anlage und einer Brennstoffzelle eine Umweltmessstation ganzjährig autonom mit Energie versorgt wird. Wesentlicher Vorteil dieser Backup-Lösung: eine Einsparung von zwei Drittel der Fotovoltaik Generatorleistung und eine deutliche Reduktion der Batteriekapazität. Das durch die Brennstoffzelle optimierte Batteriemanagement erhöht die Lebensdauer dieser sehr kostenintensiven Komponente. Zudem wird wegen der höheren Redundanz die Versorgungssicherheit verbessert.
Im neuen Produktions- und Logistikstandort von Fronius in Sattledt, Österreich, kommt die Fronius Energiezelle im Rahmen eines innerbetrieblichen Logistiksystems zum Einsatz. Mehr als acht Stunden Batterieladen der Logistikfahrzeuge wird so durch wenige Minuten Wasserstoffbetankung ersetzt. Aus technologischer Sicht bringt diese innovative und zudem komplett emissionsfreie Transportlösung eine Verdoppelung der Reichweite für das Fahrzeug.
„Derzeit läuft die TÜV-Zertifizierung für den Prototypen. Sobald diese erfolgt ist, gehen ab 2008 weitere externe Pilotanlagen in verschiedenen Anwendungen in Betrieb. Im Verlauf dieser Pilotphase wird Fronius den Termin der offiziellen Markteinführung für die Energiezelle definieren.“ so Michael Schubert, Business Development.
Quelle: Fronius International GmbH