In den Debatten rund um die Energiewende gibt es seit einiger Zeit einen neuen Akteur: den Wasserstoff. In etlichen Branchen gilt das chemische Element als Rohstoff der Zukunft – auch in der Energiebranche. Und das ist kein Wunder, hat Wasserstoff doch viele verschiedene Eigenschaften, die sich positiv auf Energiegewinnung, Klimaschutz und Emissionseinsparungen auswirken können. So gibt es bereits erste Versuche, normale BHKW-Anlagen auf Wasserstoff umzurüsten.
Welche Anpassungen bei einer solchen Umrüstung auf Wasserstoff erforderlich sind, wie die ersten Ergebnisse der Pilotprojekte aussehen und was die Zukunft in Sachen Wasserstoff bringen könnte, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Wasserstoff: ein uraltes Element neu entdeckt
Als chemisches Element ist Wasserstoff alles – nur nicht neu. Seit über 100 Jahren spielt er eine wichtige Rolle in der Chemieindustrie und ist ganz nebenbei das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Dabei überzeugt er mit einigen Eigenschaften, die vor allem jetzt, in Zeiten, da Klimawandel und Energiewende zu den vorherrschenden Themen gehören, gefragter sind denn je. Und so war es nur eine Frage der Zeit, bis die Umrüstung auf Wasserstoff zum Thema für die Energiebranche wurde.
Energieträger mit Zukunft
Ein entscheidender Vorteil von Wasserstoff liegt darin, dass bei seiner Umwandlung in Energieformen wie Strom und Wärme keine direkten Treibhausgase freigesetzt werden. Denn bei diesem Prozess entsteht überwiegend Wasser als Nebenprodukt. Wenn bei seiner Herstellung darauf geachtet wird, erneuerbare Energien einzusetzen, ist Wasserstoff ein gänzlich erneuerbarer Energieträger.
Darüber hinaus eignet sich Wasserstoff besonders gut als Speicher für überschüssige Energie aus Solar- oder Windkraftanlagen. Wird überschüssiger Strom in Form von Wasserstoff gespeichert, lässt er sich auf diese Weise sowohl zeitversetzt als auch transportabel nutzbar machen. Die notwendige Sektorenkopplung bei der Speicherung wäre damit erreicht.
Umrüstung des BHKW auf Wasserstoff – darauf kommt’s an
Generell kann man zwischen zwei verschiedenen Betriebsweisen unterscheiden: dem Betrieb mit reinem Wasserstoff und dem bivalenten Betrieb mit einem Gasgemisch bestehend aus Wasserstoff und Erdgas – wie es auch in einem Erdgasnetz zukünftig vorkommen kann.
Maßgeblich für den Umfang von Anpassungen eines Gasmotors sind neben dem prozentualen volumetrischen Wasserstoffanteil im Gasgemisch auch Randbedingungen wie kontrollierte bzw. unkontrollierte Wasserstoffzumischungen und die Grundgasqualität, bestimmt durch die Methanzahl.
In der Regel sind Wasserstoffbeimischungen bis 10 Volumenprozent mit überschaubaren Anpassungen von Steuerungsparametern eines Gasmotors möglich.
Bei kontrollierten Zumischungen können auch Beimischungen bis 25 Volumenprozent ohne größere Umbauten erreicht werden. Die Leistungsdaten des Grundmotors können hier jedoch leichte Einbußen bei der elektrischen Leistung und dem Wirkungsgrad erfahren. Diese sind auf die Eigenschaften des Wasserstoffs selbst zurückzuführen.
Bei Wasserstoffkonzentrationen darüber und einem hundertprozentigen Wasserstoffbetrieb sind größere technische Anpassungen vonnöten, wenn Sie eine Umrüstung Ihres BHKW planen. Motorhersteller arbeiten hier neben den angepassten Softwareparametern u. a. mit Technologien wie Saugrohreinspritzung (Port Injection), angepassten Turboladern und veränderten Kolben.
Erste Pilotprojekte und Testläufe des Herstellers INNIO Jenbacher haben nach einer Umrüstung auf Wasserstoff gezeigt, dass mit reinem Wasserstoff und bivalent betriebene BHKW über eine spezielle Sensorik zur Optimierung der Motorsteuerung für die Verbrennung von Wasserstoff bzw. von Erdgas-Wasserstoff-Gemischen verfügen müssen. Nur so lässt sich die Leistung des BHKW auch nach einer Umrüstung auf Wasserstoff voll ausschöpfen und sämtliches Potenzial zur Energiegewinnung nutzen.
Aus der Praxis lernen – das haben erste Pilotprojekte ergeben
Im Herbst 2020 startete in Hamburg ein Pilotprojekt von INNIO, bei dem ein BHKW die Umrüstung auf Wasserstoff mitgemacht hat und seitdem im bivalenten Betrieb mit einer Mischung aus Erdgas und Wasserstoff, nur mit Erdgas oder aber nur mit Wasserstoff laufen kann. Einzigartig dabei: Es ist der weltweit erste Motor, der im Feld umgerüstet wurde. 2021 versorgte dieses BHKW 30 Wohngebäude, eine Sportstätte und eine Kindertagesstätte sowie das Freizeitzentrum Othmarschen Park und ein Kino mit Nahwärme. Dabei haben sich schon in den ersten Monaten einige wichtige Erfolge gezeigt.
So hat die Umrüstung auf Wasserstoff unter anderem dafür gesorgt, die Abgasemissionen der BHKW-Anlage deutlich zu senken. Zudem lässt sich das BHKW seit seiner Umrüstung sehr flexibel betreiben. Möglich macht das die bivalente Ausrichtung, dank der die Betreiber schnell auf die Nachfrage von Verbrauchern reagieren und Energie bedarfsgerecht zur Verfügung stellen können. Das sind erste Ergebnisse, mit denen Hersteller und Forscher sehr zufrieden sind. Sie liefern wertvolle Erkenntnisse für die Energiewende.
Bereit für Wasserstoff – Gasmotoren schon heute fit für die Zukunft
Über erste Pilotanlagen hinaus sind INNIO Jenbacher Gasmotoren schon heute für den Wasserstoffbetrieb vorbereitet. Somit können mit zunehmender Verfügbarkeit von Wasserstoff die meisten BHKW-Anlagen an den Wasserstoffbetrieb angepasst bzw. darauf umgerüstet werden.
Mehr Informationen lesen Sie in unserer Pressemitteilung zum „Ready for H2“-Portfolio von INNIO.
Sie haben Fragen zum Wasserstoff-BHKW? Unsere Experten verfügen dank erfolgreicher Pilotprojekte mit Jenbacher BHKW über wertvolle Erfahrungen und beraten Sie gerne professionell zum Thema.
