Überwachungsinstrument fördert Europas Energiewende
Die Nachhaltigkeit von Europas Energiekette und die Abkehr von fossilen Brennstoffen hängt größtenteils von der Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz alternativer Energiequellen ab. Obwohl Wind- und Sonnenenergie immer allgegenwärtiger werden, bleibt das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage ein Problem. „Es gibt Perioden mit schönem, sonnigem Wetter und geringem Strombedarf“, sagt Đani Juričić, Koordinator des Projekts REACTT(öffnet in neuem Fenster) vom Jožef Stefan Institute(öffnet in neuem Fenster) in Slowenien. „Was geschieht dann mit all der überschüssigen elektrischen Energie? In anderen Fällen kann die Nachfrage deutlich höher als das Energieangebot aus Solarpaneelen und dem Netz ausfallen.“
Festoxid-Elektrolyseurzellentechnologie
Systeme auf der Grundlage von Festoxid-Elektrolyseurzellentechnologie könnten hier eine Schlüsselrolle bei der Beseitigung dieses Ungleichgewichts übernehmen. Bei elektrochemischen Hochtemperatur-Energieumwandlungsverfahren dient Elektrizität der Spaltung von Wasser (und/oder Kohlendioxid) in Wasserstoff (und/oder Kohlenmonoxid) und Sauerstoff, wobei die hohe Betriebstemperatur zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrads beiträgt. „Der Wasserstoff kann dann gespeichert oder direkt in der Industrie für verschiedene industrielle Prozesse oder den Verkehr genutzt werden“, erklärt Juričić. „Das System kann ebenso umgekehrt werden, da der Wasserstoff auch zur Erzeugung von Elektrizität durch Brennstoffzellen dienen kann und somit zur Lösung des Problems des Ungleichgewichts zwischen Angebot und Nachfrage beiträgt.“ Während die Festoxid-Elektrolyseurzellentechnologie eine Schlüsselrolle in Europas Energiewende(öffnet in neuem Fenster) übernehmen könnte, konzentrierte sich die Forschung in letzter Zeit eher auf problemloser verfügbare Energieinnovationen wie alkalische und Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure.
Überwachungs-, Diagnose- und Steuerungsfunktionalitäten
Mit der Arbeit des Projekts REACTT sollte die Attraktivität und Rentabilität der Festoxid-Elektrolyseurzellentechnologie mithilfe der Entwicklung einer Plattform mit integrierten Überwachungs-, Diagnose- und Steuerungsfunktionen gesteigert werden. Das Ziel lautete, Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Festoxid-Elektrolyseurzellensystemen zu verbessern. „Festoxid-Elektrolyseurzellensysteme befinden sich schon seit einigen Jahrzehnten im Pilotstadium“, berichtet Juričić. „Um diese Technologie kommerziell nutzen zu können, müssen noch zahlreiche Fragen geklärt werden, etwa rund um die Zuverlässigkeit.“ Gegenwärtig erfolgt die gesamte Systemüberwachung manuell durch Bedienpersonal. Durch Automatisierung der Entscheidungsfindung sowie Einführung von Diagnose- und Überwachungsinstrumenten könnten die Festoxid-Elektrolyseurzellenstapel länger und effektiver funktionieren. „Wir haben Algorithmen erarbeitet, die in der Lage sind, den Betrieb ganz nach Bedarf anzupassen“, erklärt Juričić. Das Projektteam erprobte seine Plattform an drei Pilotstandorten. „Sobald wir ein Problem gelöst hatten, tauchten zehn weitere Fragen auf“, ergänzt Juričić. „Das kennzeichnet eine Pioniertechnologie. Zu Beginn sahen wir nur die Spitze des Eisbergs.“
Fortschritte bei Steuerungsinstrumenten für Festoxid-Elektrolyseurzellen
Dennoch ist es dem Konsortium gelungen, fortgeschrittene Diagnose- und Steuerungsinstrumente für Festoxid-Elektrolyseurzellenanwendungen zu entwickeln. Die Hardware, oder „Magic Box“, wie Juričić sie nennt, liefert dem Bedienpersonal Überwachungs- und Diagnosedaten, dank derer schnell gehandelt werden kann. „Das Bedienpersonal muss wissen, ob das System in Ordnung ist oder ob es ein Problem gibt“, erklärt er. „Frühzeitige Warnungen ermöglichen es, Ersatzteillieferungen zu organisieren, Nachrüstungen zu planen usw. Beim heutigen Stand der Dinge kann ein unerkanntes Problem schwerwiegende Folgen haben.“ Im Rahmen des Projekts wurde auch eine Hardware entwickelt, die den Stapel „in Aufregung versetzt“, um eine Reaktion auszulösen. Durch Erfassen der Reaktion des Systems, insbesondere des Festoxid-Elektrolyseurzellenstapels, auf diese Störungen können wertvolle Informationen über seinen Zustand gewonnen werden. Auf diese Weise kann das Bedienpersonal besser verstehen, was innerhalb des Stapels geschieht. Juričić hofft, dass die im Zuge von REACTT erzielten Fortschritte schließlich in marktreifen Produkten münden werden. „Wir haben ein Portfolio von Lösungen entwickelt, die schon bald in kommerziellen Umgebungen zum Einsatz kommen könnten“, fügt er hinzu.
