CO2-neutrale Energieversorgung in energieintensiven Gewerbebetrieben - Wasserstoffbasierte Sektorenintegration in der Wärme- und Strombereitstellung; Akronym: energy4CHP; Teilprojekt 2: Bifuel-APC BHKW zur Nutzung mit Erdgas oder Wasserstoff; LOHC-Speicher für APC BHKW Anwendungen

Abstract

Das Verbundvorhaben energy4CHP wurde von der WTZ Roßlau gGmbH und der Bauhaus-Universität Weimar (BUW) mit dem Ziel durchgeführt, eine CO₂-neutrale, dezentrale Energieversorgung auf Basis von grünem Wasserstoff und LOHC-Speichertechnologie zu realisieren. Kernstück des WTZ-Teilvorhabens ist ein Bifuel-ArgonPowerCycle-BHKW (Blockheizkraftwerk), das in drei Betriebsmodi betrieben werden kann: Im APC-Modus (H₂ + O₂) wird Wasserstoff gemeinsam mit reinem Sauerstoff in einem geschlossenen Argon-Kreislauf verbrannt, was eine besonders hohe elektrische und thermische Effizienz ermöglicht, da Abgaswärme rezirkuliert statt an die Umwelt abgegeben wird. Im luftansaugenden Wasserstoffmodus (H₂ + Luft) erfolgt die Verbrennung mit atmosphärischer Luft; die Maximalleistung ist hierbei zur Einhaltung der TA Luft begrenzt. Der Erdgasmodus (Erdgas + Luft) dient als flexibler Fallback-Betrieb, beispielsweise bei leerem Wasserstofftank, und erfordert lediglich eine kurze Warmlaufphase. Diese Multifuel-Fähigkeit erhöht die Versorgungssicherheit und ermöglicht eine wirtschaftliche Brennstoffwahl entsprechend aktueller Marktpreise. Zur saisonalen Wasserstoffspeicherung wurde ein LOHC-System (Liquid Organic Hydrogen Carriers) auf Basis von Benzyltoluol entwickelt und in die sogenannte "energy-station" am WTZ-Standort integriert. Ergänzend wurde ein AEM-Elektrolyseur als skalierbare Eigenentwicklung realisiert. Trotz projektbedingter Verzögerungen - u. a. durch den Wegfall zweier Verbundpartner, lange Lieferzeiten sowie die Eigenentwicklung des Elektrolyseurs nach Ausfall des ursprünglich vorgesehenen Lieferanten - konnten alle wesentlichen Systemkomponenten erfolgreich in Betrieb genommen und im Verbund-Gesamtsystem erprobt werden. Das Vorhaben liefert damit einen wichtigen Beitrag zur Marktreife dezentraler, wasserstoffbasierter KWK-Systeme für kleine und mittlere Unternehmen.