Ein innovatives deutsches Forschungsprojekt testet den Einsatz von Wasserstoff in Fernwärmesystemen und könnte damit neue Wege für die Nutzung von Nebenprodukten der Wasserstofferzeugung aufzeigen. Das Vorhaben wird vom Fraunhofer-Institut für Energieinfrastrukturen und Geothermische Systeme (Fraunhofer IEG) in Zittau durchgeführt und ist Teil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Leitprojekts H2 Giga.
Bild: IMI Projektziel: Integration von Wasserstoff und Fernwärme
Im Rahmen des Projekts IntegrH2ate soll untersucht werden, wie die bei der Wasserstofferzeugung entstehende Abwärme sinnvoll genutzt werden kann. Hierfür wird auf dem Gelände der Stadtwerke Zittau eine Versuchsanlage errichtet, die Wärme aus der Wasserstoffproduktion in das lokale Fernwärmenetz einspeist. Diese innovative Nutzung von Abwärme bietet Potenzial, die Effizienz der Wasserstofferzeugung erheblich zu steigern und gleichzeitig einen Beitrag zur klimaneutralen Wärmeversorgung zu leisten.
Eine PEM-Elektrolyseur-Technologie (Proton Exchange Membrane) bildet das Herzstück des Projekts. Dieser Elektrolyseur wird eingesetzt, um Wasserstoff durch Elektrolyse zu erzeugen, wobei gleichzeitig Abwärme entsteht. Die Abwärme wird durch eine Hochtemperatur-Wärmepumpe auf das für das Fernwärmenetz erforderliche Niveau angehoben. Dies ermöglicht eine nahezu verlustfreie Integration der Wärme in das lokale Netz und könnte als Blaupause für ähnliche Projekte dienen.
Bedeutung des Projekts für Fernwärme
Fernwärme gilt als eine der zukunftsweisenden Technologien für die klimaneutrale Wärmeversorgung. Die Bundesregierung verfolgt ambitionierte Ziele, darunter die jährliche Anbindung von mehr als 100.000 Wohnungen an Fernwärmenetze. Projekte wie IntegrH2ate könnten dazu beitragen, Wasserstoff als integralen Bestandteil von Fernwärmesystemen zu etablieren und die Nutzung erneuerbarer Energiequellen im Wärmesektor weiter auszubauen.
Neben der Nutzung der Wärme soll auch die Skalierbarkeit und Flexibilität der eingesetzten Technologien getestet werden, um Lösungen für unterschiedliche Anwendungsfälle zu entwickeln. Dies ist besonders in urbanen Gebieten relevant, in denen der Heiz- und Kühlbedarf kontinuierlich steigt.
Technologische Basis: Der PEM-Elektrolyseur
Der im Projekt eingesetzte PEM-Elektrolyseur wird von IMI geliefert und ist speziell auf die Anforderungen des Forschungsprojekts angepasst. Die Technologie zeichnet sich durch ihre flexible Skalierbarkeit, schnelle Ansprechzeiten und eine hohe Instrumentierung aus, die eine detaillierte Datenerhebung ermöglicht. Damit wird die Versuchsanlage zu einer wertvollen Grundlage für die Erforschung weiterer technischer Fragestellungen, etwa zur Optimierung der Abwärmenutzung oder der Verbesserung von Wasserstoffproduktionsprozessen.
Die PEM-Elektrolyseur-Technologie bietet zudem Vorteile bei der Integration in hybride Energiesysteme, da sie sowohl für den Betrieb mit erneuerbaren Energien als auch für den flexiblen Betrieb in Lastspitzen ausgelegt ist. Diese Vielseitigkeit macht sie ideal für die Anforderungen moderner Forschungsprojekte.
Kooperation und Förderung
Das Projekt IntegrH2ate wird in enger Zusammenarbeit mit der Linde GmbH realisiert und ist eines der ersten großen Vorhaben des Fraunhofer IEG am Standort Zittau. Die Förderung durch das BMBF im Rahmen des Leitprojekts H2 Giga unterstreicht die strategische Bedeutung solcher Initiativen für die deutsche Energiewende.
Ein besonderer Fokus liegt auf der langfristigen Nutzbarkeit der Versuchsanlage. Sie soll nicht nur die aktuelle Forschung unterstützen, sondern auch als Grundlage für zukünftige Projekte dienen, die sich mit den technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen der Wasserstofferzeugung und -nutzung beschäftigen.
Langfristige Perspektiven
Die Ergebnisse des Projekts könnten weitreichende Auswirkungen auf die Nutzung von Wasserstoff in der Wärmeversorgung haben. Die Integration von Abwärme in Fernwärmenetze bietet eine zusätzliche Wertschöpfungsebene für die Wasserstoffproduktion und könnte diese wirtschaftlich attraktiver machen. Darüber hinaus könnte das Projekt die Tür für weitere Anwendungen öffnen, etwa die Kopplung von Wasserstofferzeugung mit saisonaler Energiespeicherung oder die Nutzung in industriellen Prozessen.
Der Erfolg von IntegrH2ate könnte nicht nur als Modell für zukünftige Projekte dienen, sondern auch die Grundlage für die Entwicklung neuer Standards in der Sektorkopplung und der klimaneutralen Wärmeversorgung bilden.
Ausblick
Die Kombination von Wasserstoff und Fernwärme hat das Potenzial, die Energiewende entscheidend voranzutreiben. Projekte wie IntegrH2ate zeigen, wie Nebenprodukte der Wasserstoffproduktion effizient genutzt werden können, um nachhaltige und wirtschaftlich tragfähige Lösungen zu schaffen. Die Erkenntnisse aus dem Projekt könnten als wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung klimafreundlicher Energiesysteme dienen und den Weg zu einer CO₂-neutralen Wärmeversorgung ebnen.