Die Ergebnisse bestätigen die ausgezeichnete Energiebilanz des Gesamtprozesses von der H2-Erzeugung über das Beladen des Speichers bis zum Ausspeichern des Wasserstoffs. Durch eine optimale Systemintegration einer Hochtemperaturelektrolyse (SOEC) lassen sich hier Wirkungsgrade von über 80 % erreichen. Bezieht man die Rückverstromung via Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC) in die Betrachtung ein, ergibt die Strom-zu-Strom-Analyse bislang nicht erreichte Energieeffizienzen von rund 60 %. Die Befunde zeigen zudem die hohe Zyklenfestigkeit der Eisenoxid-Nuggets.
Seit September 2023 hat AMBARtec seinen 7,5-kg-H2-Speicher umfangreichen Tests im Vollbetrieb mit Wasserstoff unterzogen. Es ging zudem darum, die Anlagensteuerung zu optimieren und die energiebilanziell beste Anlagenkonfiguration zu finden.
AMBARtec-Speicher + SOEC/Praxisfall Stromspeicher
Die Analyse der Energiebilanzen belegt, dass sich der Speicher von AMBARtec hervorragend für die Kombination mit einer SOEC eignet. Der ermittelte Wirkungsgrad beträgt über 80 %.
Die Ursachen dafür liegen in der Systemintegration von Elektrolyse und Speicher.
- Der in der Elektrolyse erzeugte H2 verlässt diese auf einem Temperaturniveau von über 500 °C, das auch für die Einspeicherung benötigt wird – damit vermindert sich die erforderliche Heizenergie beträchtlich.
- Der bei der Reduktion des Eisenoxids anfallende Wasserdampf kann der Hochtemperaturelektrolyse wieder zugeführt werden. Damit ist in der Elektrolyse keine Wasserverdampfung mehr erforderlich. Der Wirkungsgrad der Elektrolyse steigt erheblich.
Ergänzt man die Kombination SOEC/AMBARtec-Speicher mit einer Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) beträgt der Wirkungsgrad für den Gesamtprozess Strom-zu-Strom rund 60 %.
Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad bei Strom-zu-Strom-Systemen mit PEM-Elektrolysen und herkömmlichen Speichern wie Flüssigwasserstoff; LOHC oder Druckwasserstoff liegt bei unter 40 %.
Speichermaterial und Sicherheitskonzept
Untersuchungen der eingesetzten Eisenoxid-Nuggets zeigen die hohe mechanische und chemische Stabilität des Materials. Es gibt keine Änderungen bei der Speicherkapazität oder andere Verschleißerscheinungen.
AMBARtec hat alle aus Sicht des Explosionsschutzes erforderlichen Prüfungen und Dokumente fortgeschrieben. Das Basiskonzept für die Anlagensicherheit ist für alle Speichergrößen bis hin zu den geplanten 6000-Liter-Speichern tragfähig und bedarf keiner wesentlichen Änderungen.
Weiterentwicklung des Anlagendesigns und Aussicht
Der Testbetrieb diente auch dazu, die Prozessführung, das Heizsystem sowie die Strömungsbedingungen im Speicher zu verbessern. Aus den Ergebnissen hat AMBARtec eine optimierte Konstruktion und optimierte Betriebsbedingungen für die nächste Speichergeneration abgeleitet.
Derzeit skaliert AMBARtec den Wasserstoffspeicher auf ein Volumen von 1000 l. Seine Speicherkapazität beträgt 90 kg Wasserstoff. Die Inbetriebnahme und der Testbetrieb finden in den kommenden Monaten statt.
Zukünftig wird AMBARtec seine 1000l-Module in einen 20-Fuß-Standardcontainer integrieren, die sich mit üblicher Transportlogistik wie Kränen, LKW, Bahn und Schiffen handhaben bzw. befördern lassen und eine Kapazität je Container von 600 bis 900 kg H2 (20 bis 30 MWh) haben.
