Die stationäre Wasserstoff-Brennstoffzelle erweitert den umweltfreundlichen Energiemix für Gebäude
Wasserkraft, Solar- und Windenergie sind die Grundpfeiler 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 das Schweizer Stromsystem in ein Ungleichgewicht gerät: Die Leistung von Wind- und Solarenergieanlagen ist nur schwer vorhersehbar. Bei viel Wind und viel Sonne wird mehr Strom produziert als benötigt wird, bei Flaute und Bewölkung fehlt dieser. Plötzliche starke Schwankungen insbesondere bei Überproduktion können zu Netzüberlastung und Stromausfällen führen.
Mit der Nutzung von umweltfreundlichem Wasserstoff können solche Energiespitzen teilweise ausgeglichen werden. Die unplanbare Solar- und Windenergie wird nicht vollständig direkt in das Netz eingespeist, sondern für Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse genutzt. In Zeiten der Energieflaute aufgrund von Windstille und starker Bewölkung z.B. im Winter (Winterstromlücke) wird der so hergestellte und in Tanks zwischengelagerte Wasserstoff wieder zur Energieumwandlung genutzt.
Die Hälg Group befasst sich seit 2020 mit dem Thema «stationäre Wasserstoff-Brennstoffzelle». In diesem Rahmen setzte sich ein Projektteam aus drei Partnerfirmen zusammen: Die Osterwalder AG in St. Gallen ist Partnerin für die Produktion von grünem Wasserstoff mittels Wasserkraft und dessen Transport. Die H2Energy ist Technologie- und Produktionspartnerin in Sachen Brennstoffzelle. Die Hälg Group als Lösungsanbieterin von integralen Gebäudetechnik- und Energiesystemen plant, realisiert und betreut den Einsatz der stationären Brennstoffzelle in Gebäuden und Arealen. Die Vision dieses Projektteams ist ein ideales 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.
Funktionsweise einer Wasserstoffbrennzelle
Das Prinzip der Wasserstoff-Brennstoffzelle existiert seit beinahe 200 Jahren. Der vermehrte Einsatz von Wasserstoff als Energieträger und Ersatz der fossilen Energieträger, führte in den letzten Jahren dazu, dass sich die Brennstoffzellentechnik deutlich weiterentwickelte. Entscheidend für die Umweltverträglichkeit der Technologie ist die Art und Weise, wie der Wasserstoff hergestellt wird. «Grauer» Wasserstoff wird durch Spaltung fossiler Brennstoffe und mit Strom aus fossilen Energien erzeugt. «Grüner» Wasserstoff wird aus der Elektrolyse von Wasser mit Beiprodukt «Sauerstoff» unter der Verwendung von Strom aus umweltfreundlichen Energiequellen (Wasserkraft, Solar- und Windenergie) erzeugt. Durch die ausschliessliche Verwendung von grünem Wasserstoff erzeugt die stationäre Brennstoffzelle umweltfreundlich Strom und Wärme.
Hierzu werden in der Brennstoffzelle Wasserstoff und Sauerstoff zusammengeführt. Durch die Anlegung elektrischer Spannung zwischen einer Anode (Pluspol) und Kathode (Minuspol) reagieren die beiden Stoffe und verbinden sich zu Wasser(dampf). Dabei entstehen ausserdem elektrische Energie und Wärme. Diese können für die Versorgung von Gebäuden und Arealen direkt verwendet werden. Das anfallende Wasser ist nicht Abfallprodukt, sondern wird im Gebäude für WC-Spülung oder weitere Prozesse verwendet.
Die Wasserstoff-Brennstoffzelle ist genau deshalb umweltfreundlich, da während der chemischen Reaktion keinerlei Schadstoffe entstehen oder ausgestossen werden. Lediglich reiner energiearmer und schadenfreier Wasserdampf entweicht als Abgas. Die Arbeit der Wasserstoff-Brennstoffzelle gilt daher als völlig emissionsfrei.
Was machen wir?
Die Hälg Group bietet in Zusammenarbeit mit der Osterwalder Gruppe und mit der H2 Energy AG integrale Energie- und Gebäudetechniklösungen in Kombination mit stationären Wasserstoff-Brennstoffzellen als Lieferant von Wärme und Elektrizität an. Unser Team kümmert sich um die Planung, die Installation, die Wartung und Service und je nach Kundenbedürfnissen auch den Betrieb der Energie- und Gebäudetechniklösung.
Brennstoffzellen werden in Zukunft eine immer wichtigere Rolle für die Erzeugung von Strom und Wärme spielen. Die Hälg Group möchte mit dem Einsatz der stationären Wasserstoff-Brennstoffzelle die Dekarbonisierung der Umwelt unterstützen. So soll die Brennstoffzellentechnologie im Zusammenspiel mit der Gebäudetechnik HLKKSE und Gebäudeautomation in das Gebäudesystem integriert werden. Das gewährleistet einen optimalen und energieeffizienten Betrieb. Parallel befassen sich die Hälg Group und ihre Partner mit der permanenten Weiterentwicklung des Systems.
Die Vision: Ein ideales Energienetzwerk
Stationäre Wasserstoff-Brennstoffzellen sind keine Stand-alone-Lösung. Die beste Wirkung erzielen sie in einem umfassenden Energienetzwerk mit Verbünden für Elektrizität und Wärme/Kälte. Energieproduzenten und Verbraucher weisen eine möglichst hohe Vielfalt an umweltfreundlichen Technologien auf. Dazu gehören neben Wasserstoff-Brennstoffzellen auch Wärmepumpen, Solarthermie, Wasserkraft, Windkraft, Photovoltaik, aber auch Batterie-Kurzzeitspeicher und E-Ladestationen für Fahrzeuge – die ebenfalls als Energiespeicher genutzt werden können. Eine Ergänzung um weitere «grüne» Energieerzeuger, Speicher- und Verteilmöglichkeiten ist jederzeit möglich.
Haben wir Ihr Interesse geweckt?
Kevin Wister
Gesamtprojektleiter / Innovationsbeauftragter
kevin.wister@haelg.ch
T +41 71 243 38 41
