Projekte VOMPELS

VOMPELS

Die gesellschaftliche Aufgabe der Transformation des Energiesektors hin zu einer auf regenerativen Energiequellen basierenden Energiewirtschaft wird nur durch die Entwicklung geeigneter dynamischer Speichersysteme gelöst werden können, da insbesondere die elektrische Einspeisung von Photovoltaiksystemen sowie Windkraftanlagen im hohen Maße volatil ist und Überschussenergie nur im begrenzten Maße durch das elektrische Verbundnetz aufgenommen werden kann. Geeignete elektrochemische Anlagentypen zur umweltfreundlichen Speicherung und Rückgewinnung großer Energiemengen sind Wasserelektrolyseure und Brennstoffzellen. Im Projekt VOMPELS wird hierbei die Entwicklung von effizienten Hochdruckelektrolyseuren angestoßen, welche in der Lage sind, produzierten Wasserstoff direkt in ein Pipeline-Netz einzuspeisen und somit Überschussenergie effizient verfügbar zu machen.

Eine geeignete elektrochemische Methode zur umweltfreundlichen Speicherung großer Energiemengen aus regenerativen Energieanlagen, insbesondere volatil einspeisende PV- und Windkraftanlagen, ist die Wasserelektrolyse, bei der Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. Die erzeugten Gase können hierbei in großen Mengen z.B. in Kavernen, Pipelines oder großen Druckbehältern gespeichert werden, sodass eine Langzeitspeicherung möglich ist. Die Rückverstromung kann schadstofffrei und mit hohen Wirkungsgraden erfolgen, mittels Brennstoffzellen sogar dezentral mit den höchsten Wirkungsgraden modernster Gas- und Dampfturbinenkraftwerke. Elektrochemische Energiewandler auf Basis von Polymerelektrolytmembranen sind zudem ideal geeignet, ihren Betrieb dynamisch an Einspeise- und Laständerungen im elektrischen Verbundnetz anzupassen. Im Projekt VOMPELS wird ein Beitrag zur Entwicklung industriell einsetzbarer Hochdruckelektrolyseure geleistet. Ein neuartiges Stackkonzept auf Basis der hydraulischen Verpressung ermöglicht hierbei eine modulare Bauweise, die wesentliche Vorteile gegenüber kommerziell erhältlichen Elektrolyseursystemen bietet. Konzeptionell gibt es aufgrund der hydraulischen Verpressung auf Einzelzellenbasis keine Begrenzung der maximal möglichen aktiven Zellfläche, was eine zukünftige Weiterentwicklung in allen Größenordnungen erlaubt. Darüber hinaus ist der Betrieb als Hochdruckelektrolyseur mit Ausgangsdrücken größer 50 bar möglich. Dabei sind Kosten- und Wirkungsgradvorteile durch den Einsatz dünnerer Membranen zu erwarten. Das neuartige Konzept wird in diesem Projekt erstmalig im industrienahen Maßstab demonstriert, sodass eine spätere kommerzielle Verwertung durch die Industriepartner erfolgen kann. Die herausfordernden technischen Ziele umfassen dabei die Entwicklung einer Elektrolyseurzelle mit einer aktiven Fläche von etwa 600 cm² und einer Leistungsaufnahme von bis zu 4,8 kW, den Aufbau eines Moduls mit mindestens vier Zellen, hydraulischer Verpressung sowie Temperierung und die Entwicklung einer modularen Leistungselektronik. Die Instrumentierung zusammen mit dem Prozessautomatisierungssystem muss den Erfordernissen der neuen Anlagentechnik entsprechen, wobei die Betrachtung des Betriebes unter sicherheitstechnischen Gesichtspunkten im Vordergrund steht.
Das Projekt startete im Frühjahr 2016. Zur Bearbeitung der Aufgaben im Projekt ist ein starkes Konsortium von drei Unternehmen aus NRW und der Westfälischen Hochschule gebildet worden. Die übergeordnete Projektleitung und das Anlagenengineering erfolgt durch die Firma iGas Engineering. Zwei Spin-Offs der Westfälischen Hochschule, die Firmen ProPuls und Obitronik, bringen ihr spezielles Knowhow aus den Bereichen Prozessleittechnik und Leistungselektronik in das Projekt ein. Die angestrebte Entwicklung fußt auf verschiedenen Erfindungen der Westfälischen Hochschule, die bereits international durch Patente/ Patentanmeldungen geschützt sind.

Beteiligte Hochschulen und Institute

Beteiligte ruhrvalley Unternehmen

Informationen zur Förderung und weitere Beteiligte

Förderkennzeichen: EFRE-0800099