Suche

Neue Speichertechnologie für „grünen“ Strom

Bosch und Fraunhofer ISE erforschen dezentrale Energieversorgung mit Brennstoffzellen

  • Bis 2050 sollen 80 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien stammen
  • Wasserstoff als kostengünstiges und wirtschaftliches Speichermedium
  • Sektorenübergreifende Versorgung von Haushalten und Fahrzeugen
  • Förderprojekt des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie

Stuttgart – Eine zuverlässige, wirtschaftliche und umweltverträgliche Energieversorgung, die den Klimaschutz in den Fokus nimmt, ist eine der größten Aufgaben des 21. Jahrhunderts. Erneuerbare Energien sind hier von besonderer Bedeutung, wobei deren wirtschaftliche Speicherung noch eine Herausforderung darstellt. Genau hier setzt das Forschungsprojekt DESS2020+ (District Energy Storage and Supply System 2020+) an: Hauptziel ist es, den „grünen“ Strom künftig nicht mehr über weite Strecken zu transportieren. Dafür sollen dezentrale Speichermöglichkeiten für regenerativ erzeugte Energie entwickelt werden. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Vorhaben arbeitet die Robert Bosch GmbH als Koordinator mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) zusammen.

In ihrem Energiekonzept aus dem Jahr 2010 sieht die Bundesregierung einen weitreichenden Umbau der Energieversorgung in Deutschland bis zum Jahr 2050 vor. Wesentliche Ziele sind, den Primärenergieverbrauch um 50 Prozent zu reduzieren sowie den Anteil erneuerbarer Energien auf 80 Prozent des Strombedarfs und auf 60 Prozent des Bruttoendenergieverbrauchs (Verbrauch aller Energieträger einschließlich Wärme und Treibstoffe) zu erhöhen. Eine Herausforderung ist insbesondere die Speicherung erneuerbarer Energien aus Sonne oder Wind, deren Menge je nach Wetterlage stark schwankt.

Speichermöglichkeit im Fokus

„Wir untersuchen ein weitgehend geschlossenes System für Wohnquartiere, in dem Strom regenerativ erzeugt, vor Ort gespeichert und dort auch verbraucht wird. Das soll nicht nur in den angeschlossenen Haushalten funktionieren, sondern auch bei wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen“, sagt Annika Utz. Die Ingenieurin leitet das Projekt DESS2020+ am Bosch-Forschungscampus in Renningen. Die Forscher setzen dabei auf ein System aus drei Kernkomponenten: einem Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseur (PEM-Elektrolyseur), einer Festoxidbrennstoffzelle (SOFC – solid oxide fuel cell) und mehreren Wasserstoff-Speichertanks. Durch diese Kombination soll das Problem der Speicherung und damit der Versorgungssicherheit bei der Nutzung von erneuerbaren Energien gelöst werden.

Wasserstoff als Energieträger

Die Forscher gehen von einem Wohngebiet mit etwa 100 Haushalten aus, in dem Strom beispielsweise über eine Photovoltaikanlage gewonnen wird. Ein PEM-Elektrolyseur nutzt diesen Strom, um Wasser in die Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der Wasserstoff wird in Tanks gespeichert und unabhängig vom Erzeugungszeitpunkt zum Betrieb der Brennstoffzelle genutzt. Diese liefert bedarfsgerecht Strom sowie Energie zur Wassererwärmung und Raumheizung der angeschlossenen Gebäude. „Die Festoxidbrennstoffzelle eignet sich besonders, weil sie sowohl mit Wasserstoff als auch mit Erdgas läuft und somit optimal für den Übergang von fossiler zu regenerativer Energieversorgung geeignet ist. Dies ist ein entscheidendes Kriterium für die Versorgungssicherheit. Sollte tatsächlich einmal nicht genügend Wasserstoff zur Verfügung stehen, kann kurzfristig auf Erdgas umgestellt werden“, erklärt Utz. Der Vorteil dieses Speichersystems: Bei bisher üblichen Batteriespeichern gehen größere Kapazitäten stets einher mit erheblich höheren Kosten. Wasserstoff hingegen kann auch in großen Mengen vergleichsweise günstig und damit wirtschaftlicher gespeichert werden.

Treibstoff auch für Fahrzeuge

Außer der Energieversorgung der Haushalte soll das System auch zur umweltfreundlichen Mobilität beitragen. So könnte im Quartier eine Wasserstoff-Zapfsäule installiert werden, an der brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge innerhalb weniger Minuten effizient betankt werden. Dafür muss der Wasserstoffdruck jedoch auf etwa 800 bar erhöht werden – für die Energieversorgung von Gebäuden genügt ein Druck von 50 bar. Zur stärkeren Komprimierung untersuchen Bosch und das Fraunhofer ISE das Potenzial eines wartungsarmen, hocheffizienten elektrochemischen Kompressors für den Verkehrssektor.

Dreijährige Forschung

Für das Forschungsprojekt DESS2020+ wurde eine Laufzeit von drei Jahren – bis Oktober 2018 – festgesetzt. Es ist Teil des sechsten Energieforschungsprogramms „Forschung für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Tags: Forschung

Über Bosch

Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen mit weltweit rund 390 000 Mitarbeitern (Stand: 31.12.2016). Sie erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2016 nach vorläufigen Zahlen einen Umsatz von 73,1 Milliarden Euro. Die Aktivitäten gliedern sich in die vier Unternehmensbereiche Mobility Solutions, Industrial Technology, Consumer Goods sowie Energy and Building Technology. Als führender Anbieter im Internet der Dinge (IoT) bietet Bosch innovative Lösungen für Smart Home, Smart City, Connected Mobility und Industrie 4.0. Mit seiner Kompetenz in Sensorik, Software und Services sowie der eigenen IoT Cloud ist das Unternehmen in der Lage, seinen Kunden vernetzte und domänenübergreifende Lösungen aus einer Hand anzubieten. Strategisches Ziel der Bosch-Gruppe sind Lösungen für das vernetzte Leben. Mit innovativen und begeisternden Produkten und Dienstleistungen verbessert Bosch weltweit die Lebensqualität der Menschen. Bosch bietet „Technik fürs Leben“. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre rund 450 Tochter- und Regionalgesellschaften in rund 60 Ländern. Inklusive Handels- und Dienstleistungspartnern erstreckt sich der weltweite Fertigungs-, Entwicklungs- und Vertriebsverbund von Bosch über fast alle Länder der Welt. Basis für künftiges Wachstum ist die Innovationskraft des Unternehmens. Bosch beschäftigt weltweit 59 000 Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung an 120 Standorten.

Das Unternehmen wurde 1886 als „Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik“ von Robert Bosch (1861–1942) in Stuttgart gegründet. Die gesellschaftsrechtliche Struktur der Robert Bosch GmbH sichert die unternehmerische Selbstständigkeit der Bosch-Gruppe. Sie ermöglicht dem Unternehmen langfristig zu planen und in bedeutende Vorleistungen für die Zukunft zu investieren. Die Kapitalanteile der Robert Bosch GmbH liegen zu 92 Prozent bei der gemeinnützigen Robert Bosch Stiftung GmbH. Die Stimmrechte hält mehrheitlich die Robert Bosch Industrietreuhand KG; sie übt die unternehmerische Gesellschafterfunktion aus. Die übrigen Anteile liegen bei der Familie Bosch und der Robert Bosch GmbH.

Mehr Informationen unter www.bosch.com, www.iot.bosch.com, www.bosch-presse.de, www.twitter.com/BoschPresse.