Am Standort Bremerhaven hat das Fraunhofer IWES als Teil der sogenannten „Hydrogen Labs“ ein Elektrolyseur-Testfeld errichtet, das im Jahr 2023 seinen Betrieb aufgenommen hat. Der Schwerpunkt der Forschung des assoziierten NRL-Partners liegt dort auf dem Zusammenspiel von Windenergieanlagen mit der elektrolytischen Wasserstofferzeugung.
Das „Hydrogen Lab Bremerhaven“ ist ein assoziiertes Projekt im Norddeutschen Reallabor, das über das Projekt „Wasserstoff – grünes Gas für Bremerhaven“ mit rund 20 Mio. Euro vom Land Bremen und der Europäischen Union gefördert wird. Mit ihm soll der Grundstein für eine Wasserstoffwirtschaft in der Seestadt gelegt werden, indem der Aufbau einer Wertschöpfungskette von der Produktion über die Speicherung bis zur praktischen Erprobung erfolgt.
Die Projektpartner untersuchen in vier ausgewählten Anwendungen das Potenzial von grünem Wasserstoff und bereiten damit den Weg für wirtschaftliche, CO2-reduzierte Industrieprozesse sowie flexible und resiliente Strom- und Energiesysteme.
Das Testfeld ist mit 12 DUT-Pads ausgestattet, auf denen DUTs (Device Under Test) via „Plug-and-Play“-Lösung angeschlossen und betrieben werden können. Die Bestandssysteme des Testfelds bestehen aus einem 1 MW PEM-Elektrolyseur und einem 1,3 MW alkalischen Elektrolyseur für den ständigen Betrieb und die eigene Forschung mit einer Gesamtproduktion von bis zu 1033 kg Wasserstoff pro Tag sowie einem BHKW mit einer Feuerungsleistung von bis zu 436 kW und einem Brennstoffzellensystem mit einer Nennleistung von 200 kW für die Rückverstromung des produzierten Wasserstoffs.
In zwei Niederdruckspeichern mit einer Speichermenge von insgesamt 625 kg Wasserstoff und drei Hochdruckspeichern mit einer gesamten Speichermenge von ca. 2630 kg Wasserstoff wird der produzierte Wasserstoff vor Ort gespeichert. Mithilfe von drei Membranverdichtern mit einer Gesamtanschlussleistung von 290 kWel wird der Wasserstoff auf maximal 530 bar verdichtet. Im Rahmen einer Trailerabfüllung und einer Zapfsäule für Forschungszwecke kann der produzierte Wasserstoff des Testfelds in verschiedenen Einsatzbereichen genutzt werden.
Neben den Bestandssystemen wird containerisierten Systemen von externen Firmen auf sieben dieser DUT-Pads ein umfangreiches Gesamtkonzept für das Testen und Optimieren von Technologien im Bereich der Sektorenkopplung mittels Wasserstoff, wie zum Beispiel Elektrolyseure, Brennstoffzellen oder BHKWs, angeboten.
Das Fraunhofer IWES, assoziierter Partner im NRL, hat das Hydrogen Lab Bremerhaven aufgebaut, das in der ersten Ausbaustufe eine 2,3 MW-Elektrolyseureinheit umfasst. Läuft diese im Volllastbetrieb, kann so rund 1 Tonne Wasserstoff/Tag produziert werden.
Die weiteren Partner arbeiten – unabhängig vom NRL im Rahmen der Förderung des Landes Bremen – an folgenden Themen:
Die Hochschule Bremerhaven richtet ein Microgrid-Testlabor ein, um die Möglichkeiten autarker Netze zu untersuchen: Die CO2-neutrale Versorgung großer Arealnetze wie des Gewerbegebiets Lune Delta wird ebenso betrachtet wie kleinere Arealnetze, zum Beispiel für die Stromerzeugung auf Schiffen und Yachten oder der Baustellenstromversorgung, die ohne Netzanschluss auskommt.
Das ttz Bremerhaven erzeugt mit einer Testanlage im Labormaßstab synthetisches Erdgas als alternativen Treibstoff für den Mobilitäts- und Transportsektor. Es erkundet darüber hinaus Einsatzmöglichkeiten für Wasserstoff-angetriebene Fahrzeuge in der Logistik und modifiziert einen Industrie-Backofen für den Wasserstoff-Betrieb.
Der Aufbau einer Wasserstoffproduktion in direkter Nähe zur Windenergieanlage und dem nachhaltigen Gewerbegebiet Lune Delta im Fischereihafen erschließt gezielt Synergien. Das Elektrolyseur-Testfeld mit anfangs 2 MW, perspektivisch 10 MW-Elektrolysekapazität, kann Industrieunternehmen und den Mobilitätssektor mit grünem Wasserstoff versorgen.
Außerdem sind die Elektrolyseure an das virtuelle 44 MVA-Mittelspannungsnetz des Dynamic Nacelle Testing Laboratory (DyNaLab), der führenden Einrichtung für Netzintegrationstests von Windenergieanlagen, angeschlossen. Dadurch lässt sich ermitteln, wie ein stärker dezentral ausgelegtes Stromnetz Versorgungssicherheit bieten kann. Wissenschaftler können nachvollziehen, wie Elektrolyseure aufgebaut sein müssen, um Netz-stabilisierend zu wirken.
Fraunhofer IWES
Fraunhofer IWES
Hydrogen Lab Bremerhaven
