Wasserkraft, Solar- und Windenergie sind die Pfeiler einer erneuerbaren, grünen Energiewirtschaft in der Schweiz. In der Energiestrategie 2050 beschäftigt sich der Bund intensiver mit der grünen Energiewirtschaft. Durch die zunehmende Solar- und Windstromerzeugung besteht ein Risiko dafür, dass ein Ungleichgewicht entsteht: Bei viel Wind und viel Sonne wird mehr Strom produziert als benötigt, bei Flaute und Bewölkung fehlt dieser.
Die Nutzung von umweltfreundlichem Wasserstoff kann starke Energieschwankungen teilweise ausgleichen. Die Solar- und Windenergie wird dabei nicht vollständig direkt in das Netz eingespeist, sondern die Überschüsse werden zur Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse genutzt. In Zeiten der Energieflaute aufgrund von Windstille und starker Bewölkung (z.B. die sogenannte Winterstromlücke) wird der in Tanks zwischengelagerte Wasserstoff wieder zur Energieerzeugung genutzt.
Zusammenarbeit im Projektteam für eine Vision
Die Hälg Group befasst sich seit 2020 mit der «Wasserstoff-Brennstoffzelle». Sie ist Teil eines Projektteams aus mehreren Partnerfirmen: Die Osterwalder AG aus St. Gallen und Hydrospider AG aus Niedergösgen sind Partner für die Produktion von grünem Wasserstoff mittels Wasserkraft sowie dessen Transport. Die H2 Energy AG ist Technologie- und Produktions-Partnerin in Sachen Brennstoffzelle. Die Hälg Group plant, realisiert und betreut den Einsatz der stationären Brennstoffzelle in Gebäuden und Arealen.
Die Vision dieses Projektteams ist ein Energienetzwerk, in dem umweltfreundlich hergestellter Wasserstoff als Energiespeicher die Lücken der weiteren erneuerbaren Energien schliesst. Im Endeffekt wird dies ein weiteres zukunftsträchtiges Puzzleteil in den Bemühungen gegen den Klimawandel und für mehr Energieunabhängigkeit der Schweiz.
Empa bestätigt die Vorteile der Wasserstoff-Brennstoffzelle
Kann der Einsatz einer Wasserstoff-Brennstoffzelle Spitzenlasten in Stromnetzen abpuffern und sind elektrische Energie und Wärme in der kalkulierten Menge verfügbar? Ein von der Empa durchgeführtes Forschungsprojekt zusammen mit den Projektpartnern bestätigt dies.
Zwischen Oktober 2023 und September 2025 wurde eine Testanlage auf dem Empa-Campus in Dübendorf an die Arealnetze für Strom und Wärme angeschlossen. Die Empa testete damit die betrieblichen Grundlagen sowie Auslegung und Betrieb einer solchen Spitzenlastversorgung.
Die Ergebnisse des Projekts bestätigten die Annahmen: Die Anlage erreichte im Einsatz einen mittleren Gesamtwirkungsgrad von über 90%. Die Kosten der elektrischen Spitzenlast konnten um mehr als 10% gesenkt werden. Die individuelle Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems hängt dabei von zukünftigen Stromtarifen, Leistungsgebühren und allfälligen CO2-Preisen ab. Grundsätzlich können jedoch zumindest teure Netzausbauprojekte verzögert oder vermieden werden.
- Medienmitteilung: Forschungsprojekt erfolgreich abgeschlossen
- «H2-districts» Projekt-Informationen und -Schlussbericht, Aramis (Forschungsdatenbank des Bundes)
Funktionsweise und Umweltverträglichkeit der Brennstoffzelle
In einer Brennstoffzelle werden die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zusammengeführt: Durch die Anlegung elektrischer Spannung reagieren diese und verbinden sich zu Wasser(dampf). Dabei entstehen elektrische Energie und Wärme. Diese können für die Versorgung von Gebäuden und Arealen direkt verwendet werden. Das anfallende Wasser steht für andere Anwendungen zur Verfügung.
Der notwendige Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse: Unter Einsatz von Strom spaltet sich Wasser in die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff auf. Umweltfreundlich wird die Technologie durch die Verwendung von Strom aus umweltfreundlichen Energiequellen wie Wasserkraft, Solar- und Windenergie. Werden zukünftig mehr Solar- und Windkraftanlagen gebaut, können Energieüberschüsse aus dem Sommer und den windreichen Zeiten als «grüner» Wasserstoff zwischengelagert werden. Ist die lokale Produktion von grünem Wasserstoff am Standort der Brennstoffzelle nicht möglich, übernehmen zentrale Produzenten die Logistik.
Einsatzgebiete für die Brennstoffzelle
Stationäre Brennstoffzellen eignen sich für verschiedene Gebäudetypen und Areale mit unterschiedlicher Nutzung. Ihre Vorteile kommen dort zum Tragen, wo Luft-Wasser-Wärmepumpen die Wärmeversorgung dominieren oder in Sektoren, die regelmässig einen hohen Spitzenlastbedarf und hohe Anforderungen an die Wärmeversorgung haben, wie z.B. Schulen, Sporthallen, Schwimmbäder, Hotels und Logistikzentren.
Die beste Wirkung erzielen stationäre Brennstoffzellen in einem Energienetzwerk für Elektrizität und Wärme/Kälte. Dazu gehören auch Wärmepumpen, Solarthermie, Wasser- und Windkraft, Photovoltaik, aber auch Batterie-Kurzzeitspeicher und E-Ladestationen für Fahrzeuge.
Vorteile der Wasserstoff-Brennstoffzelle im Gebäude
- CO₂-freie Energieerzeugung bei Bezug von «grünem» Wasserstoff.
- Modulare Bauweise: ab 80 kWel / 78 kWth, beliebig skalierbar.
- Reduktion von Strombedarf aus dem Netz sowie der Leitungs- und Anschlusskosten.
- Geringerer Leistungsbedarf an die Wärmepumpe verlängert deren Laufzeit.
- Geringe Wartungskosten nach der Erstinstallation.
- Reduktion von Winterstrombedarf, Netzbelastung, Winterstromlücken
- Notstromversorgung im Gebäude: Teil- oder Vollautarkie möglich.
Unser Angebot
Die Hälg Group bietet in Zusammenarbeit mit der Osterwalder Gruppe, Hydrospider und der H2 Energy AG eine integrale Energie- und Gebäudetechniklösung in Kombination mit stationären Wasserstoff-Brennstoffzellen als Lieferant von Wärme und Elektrizität an. Unser Team kümmert sich um Planung, Installation, Wartung und Service.
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Andrea Orlando
Leiter Gesamtprojekte Schweiz Technik
