Fachhochschule Bielefeld
Emissionsfreie Energie durch Wasserstoff-Brennstoffzellen – Die Strom- und Wärmegewinnung von morgen
Wie lässt sich elektrische Energie genau dann möglichst emissionsfrei bereitstellen, wenn sie tatsächlich benötigt wird? Das ist eine der technischen Herausforderungen, mit denen sich das Institut für Technischen Energie-Systeme (ITES) der Fachhochschule Bielefeld beschäftigt. Die Antwort könnte im Aufbau der „Wasserstoffwirtschaft“ zu finden sein.
Von außen sieht die Brennstoffzelle recht unscheinbar aus: Eine kompakte viereckige Einheit, die über ein Rohrsystem mit Wasserstoff und Luft versorgt wird. Auf der einen Seite führen Schläuche den Wasserstoff hinein, auf der anderen treten elektrische Leitungen hinaus. Die liefern dann den von der Zelle produzierten Strom an einen Verbraucher. Im Inneren jedoch geht die Post ab: Wasserstoff und Sauerstoff reagieren miteinander, es entstehen Strom und Wärme. Das geschieht allerdings ohne Flamme. Man spricht in diesem Zusammenhang von „kalter Verbrennung".
Schlüsselelement für regenerative Technologien
Wenn man das Verfahren vergleicht mit der Stromproduktion durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern besitzt es zwei Hauptvorteile: Zum einen entsteht als Abfallprodukt lediglich ungiftiger Wasserdampf. Zum anderem wird die chemisch im Wasserstoff gebundene Energie in der Brennstoffzelle direkt in Elektroenergie umgewandelt – Brennstoffzellenantriebe besitzen deswegen einen höheren Wirkungsgrad als Verbrennungsmotoren. Aber auch gegenüber regenerativen Verfahren hat die Brennstoffzellentechnologie einen entscheidenden Pluspunkt: Wasserstoff lässt sich speichern und kann genau dann in Strom umgewandelt werden, wenn tatsächlich welcher benötigt wird. Enormes Potenzial steckt so in der Technologie, wenn es um den Aufbau eines intelligenten Stromnetzes geht, auch Smart Grid genannt, denn: Der Anteil der von Brennstoffzellen hergestellten Elektrizität kann je nach Bedarf herauf- oder heruntergefahren werden. Starke Schwankungen im Netz ließen sich durch Brennstoffzellenkraftwerke nachfragegerecht ausgleichen.
Nachwuchs für ein zukunftsträchtiges Berufsfeld
Damit all dies reibungslos von statten geht, braucht es allerdings Ingenieure, welche die Technologie genau verstehen. Lehrende, Forschende und Studierende im Labor für elektrische Energiespeicher und Brennstoffzellen an der FH legen den Fokus deshalb auf die Frage, wie die Zellen möglichst effizient eingesetzt und gesteuert werden können. Eine elektronische Last simuliert dabei an jedem Laborarbeitsplatz den Stromverbrauch, sodass sich die Leistungsfähigkeit und Dynamik der Brennstoffzelle bei unterschiedlicher Beanspruchung messen lässt.
Modellprojekte in Bielefeld und OWL
Im Rahmen des Projekts "HyLand – Wasserstoffregionen in Deutschland" sollen die Stadt Bielefeld und zwei Nachbarkreise zur Modellregion für die Wasserstoffnutzung im Mobilitätssektor entwickelt werden. Bielefeld setzt bereits Wasserstoff-Busse für den öffentlichen Personennahverkehr ein. Das Institut für Technische Energie-Systeme (ITES) an der FH begleitet und berät die Stadt bei diesem Projekt als Forschungspartner. Darüber hinaus nimmt das ITES nicht nur das Thema Mobilität in den Blick, sondern analysiert auch, welche anderen Anwendungsgebiete es für Wasserstoff in Bielefeld geben könnte.
Die Fachhochschule Bielefeld orientiert sich mit ihrem Forschungsprofil an den globalen gesellschaftlichen Herausforderungen der Zukunft und setzt ein besonderes Gewicht auf die Bedarfsfelder Klima und Energie, Gesundheit, Mobilität und Kommunikation. Das Institut für Technische Energie-Systeme (ITES) der FH Bielefeld forscht nach Lösungen zur Gestaltung zukunftsorientierter und intelligenter Energiekonzepte. Umfassende Projekterfahrung in den Bereichen Smart Mobility, Smart Energy, Smart Interfaces, Smart Light und Smart Textiles zeichnet das interdisziplinäre Team aus.
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Dr. Emma Davies
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