Die seit 2023 betriebene Energiezentrale des Forschungszentrums versorgt unseren Campus in Jülich zuverlässig und effizient mit Wärme, Strom und sogar Kälte und spart gegenüber der früher genutzten Fernwärme 15% CO2 ein. Der Wermutstropfen: Ihre Blockheizkraftwerke und Gaskessel werden aktuell mit Erdgas betrieben. Im Zuge des Living Lab Energy Campus (LLEC) werden wir deshalb den beim Betrieb des Elektrolyse-Teststacks entstehenden Wasserstoff zur Verbrennung beimischen und werden mithilfe des LOHC One Reactors die saisonale Speicherung von Wasserstoff erproben. Durch die Ergänzung eines innovativen Wasserstoff-Sauerstoff-Motors gehen wir künftig noch einen Schritt weiter, da dieser den bei der Wasserstoffproduktion per Elektrolyse ebenfalls anfallenden Sauerstoff mit nutzt und als “Abfallprodukt” selbst nur zusammenbringt, was schon zusammen war: H2O.
Der H2/O2-Motor wurde am Wissenschaftlich-Technischen Zentrum (WTZ) Roßlau entwickelt und nutzt neben Wasserstoff den bei der Elektrolyse auftretenden Sauerstoff als Brennstoff, auf Basis von Argon als Arbeitsgas. Es entsteht somit ausschließlich Wasserdampf, was den Motor zu einer Alternative zu Brennstoffzellen macht. Das im Kreislaufmotor entstandene Wasser soll anschließend so aufbereitet werden, dass es der Elektrolyse wieder zur Verfügung gestellt werden kann. Der Motor hat eine thermische Leistung von 50 kW. Ähnlich einem klassischen Blockheizkraftwerk (BHKW) erzeugt er sowohl Strom als auch Wärme und wird vollständig in das Energiesystem des Forschungszentrums integriert werden. Durch die Fähigkeit zur direkten Stromerzeugung sind Brennstoffzellen für viele Anwendungen eine sinnvolle Lösung. Dagegen bietet der H2/O2-Motor in anderen Bereichen Vorteile, vor allem wenn es um die direkte Umwandlung in mechanische Energie geht. Hier punktet er etwa in Bezug auf Wirkungsgrad, Kosten, Flexibilität und Robustheit.
Zusammen mit WTZ und der Planungsgesellschaft bft laufen aktuell die Planungen, um diese Technologie auf dem Campus implementieren und unter realen Bedingungen zu testen. Die eingangs erwähnte Energiezentrale bietet uns dafür das passende Umfeld, da hier sowohl geeignete Räumlichkeiten zur Verfügung stehen als auch die bestehende Infrastruktur als Testfeld für diesen innovativen Ansatz genutzt werden kann.
Der im LLEC eingesetzte H2/O2-Motor ist natürlich in der Leistung nicht mit den BHKW vergleichbar. Doch abhängig von den Ergebnissen sind weitergehende Untersuchungen zur Skalierung dieser innovativen Technologie denkbar: So könnte eine erfolgreiche Integration dieses Motors in das sich im Aufbau befindende H2-Cluster auf dem Campus des Forschungszentrums den Weg in neue Anwendungen eröffnen. Dazu könnte z.B. ein Hybrid-System dieses Motors mit einer Brennstoffzelle gehören, um lastabhängig immer eine maximale Effizienz zu erzielen. Das System kann auch als emissionsfreie Alternative für Blockheizkraftwerke auf Erdgasbasis oder dieselbetriebene Notstromgeneratoren fungieren.
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