Brennstoffzellen für eine sichere Stromversorgung

Im Spannungsfeld von Digitalisierung und Energiewende bietet die Brennstoffzellen-Technologie einen idealen Lösungsansatz. Sie kann einerseits den zunehmenden Bedarf an unterbrechungsfreien Stromversorgungslösungen (USV) äußerst zuverlässig und effizient bedienen und gleichzeitig die notwendige Dekarbonisierung der Energieversorgung vorantreiben. 

Um länger andauernde Stromnetzausfälle überbrücken zu können, werden die meist batteriebetriebenen USV-Systeme typischerweise um Netzersatzanlagen (NEA) erweitert. Die bisher üblicherweise als NEA verwendeten Diesel-Aggregate werden hier zunehmend durch Brennstoffzellen-Anlagen ersetzt, da sie technische, ökologische und ökonomische Überlegenheit bieten.

Brennstoffzellen sind äußerst effizient und wartungsarm. Mithilfe eines Remote-Zugriffs können die NEA-Anlagen aus der Ferne überwacht, Testläufe gestartet und Mindestvorratsmengen als Signal hinterlegt werden. Diese Vorteile kommen bei schwer erreichbaren und abgelegenen Standorten besonders zum Tragen. 

Die Korrosion im Kühlwasser-Kreislauf lässt Diesel-Aggregate vor allem im Standby merklich altern und beeinträchtigt neben der begrenzten Lagerfähigkeit des Diesel-Kraftstoffs deren Anlaufverfügbarkeit massiv.

Brennstoffzellen sind chemische Wandler bei deren Betrieb weder Stickoxide und Partikel noch CO2-Emissionen (je nach Kraftstoff) entstehen. In der Zelle reagiert Umgebungssauerstoff mit einem Kraftstoff, wobei Strom entsteht. Als Nebenprodukt bleibt reines Wasser zurück, sodass auch höchste Umweltanforderungen erfüllt werden können. Nicht zuletzt aufgrund dieser Eigenschaften wird die Brennstoffzelle als Schlüsseltechnologie für die Energiewende gesehen.

Der weitgehend geräusch- und vibrationslose Betrieb ermöglicht zudem die Anwendung in Wohnanlagen und städtischen Ballungsgebieten.

Für die Anwendung in der USV werden Brennstoffzellen, mit intelligenter Leistungssteuerung auch mit kleinen Batterien gekoppelt. Die Überbrückungszeit durch die NEA kann nach Bedarf gewählt werden und ergibt sich aus der Bevorratungsmenge des Kraftstoffs. Durch den modularen Aufbau kann der Leistungsbereich von Brennstoffzellen-Systemen bei gleichbleibend hohem Wirkungsgrad bedarfsgerecht erweitert werden.

Bereits seit 2012 sichern verschiedene Bundesländer (Brandenburg, Bayern, Baden-Württemberg) im Rahmen von Demonstrationsprojekten ihre Basisstationen im Digitalfunk der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) mit Brennstoffzellen ab.

Die ausgesprochen guten Nutzererfahrungen führten im Jahr 2018 zum Abruf von 500 weiteren Brennstoffzellen-Systemen durch diese und weitere Bundesländer, bei denen die Investitionskosten mit Fördermitteln aus dem Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP II) unterstützt werden. Bei den Vorhaben im BOS-Digitalfunk ist eine Überbrückungszeit von 72 h vorgeschrieben. Die Wasserstoff-Bevorratung findet in handelsüblichen Druckgasflaschen statt.

Die Bereitstellung von Ersatzstromversorgung mit Brennstoffzellen erfährt insbesondere auf dem Gebiet folgender kritischer Infrastrukturen wachsende Bedeutung:

• BOS Digitalfunk und Mobilfunk (Basisstationen)
• Übertragungs- und Verteilnetzbetriebe (Umspannwerke, Wasseraufbereitung)
• Verkehrsleittechnik (Bahn-Stellwerke, Signalsysteme, Flughafen- und Flugverkehr- Sicherungen)
• Sicherheitstechnik (Baustellenüberwachung, Mess- und Prüfstationen)
• IT-Infrastruktur (Absicherung von Rechenzentren)
• Gesundheitswesen (Krankenhäuser, mobile Krankenstationen)

Industrieproduktion (Leit- und Steuertechnik).

Über Clean Power Net

Der Brennstoffzellen-Technologie in Deutschland in den oben genannten Feldern zum Durchbruch zu verhelfen, hat sich das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderte Innovationscluster Clean Power Net (CPN) zur Aufgabe gemacht. Zu diesem Zweck kommen bereits seit 2010 Industrieunternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette mit Anwendern und Forschungseinrichtungen zusammen, um gemeinsam Synergien zu heben, interessierte Anwender zu informieren, Erfahrungen auszutauschen und Markteintrittshürden abzubauen. 

Weitere Informationen unter www.cleanpowernet.de.