Kleine Kiste mit großer Wirkung dank BOOST-Projekt

Wie lässt sich grüner Wasserstoff am besten in einen Produktionsprozess, in die künftige Mobilitätswelt oder als Energiespeicher integrieren? Auch Nicht-Ingenieure ahnen: Es kommt auf viele Faktoren an. An diesem Punkt setzt das BOOST-Projekt an, das von der Europäischen Union ko-finanziert und im Rahmen des INTERREG-Programms Deutschland-Nederland realisiert wird. Die Kooperationspartner haben einen softwarebasierten Werkzeugkasten zur Planung und Implementierung von Elektrolyseuren entwickelt. Eine Vorab-Simulation, auf Basis der jeweils aktuellen Rahmenbedingungen generiert, weist den Weg zur wirtschaftlichsten Komponenten-Konstellation und Größenordnung. Somit hilft die Software, teure Konzeptionsfehler zu vermeiden. Dieser interdisziplinäre Beitrag zur Energiewende hat das Interesse der NRW-Landesregierung hervorgerufen. NRW-Wirtschaftsministerin Mona Neubaur Ende Mai auf ihrer „Innovation Tour 2026“ bei der BEN-Tec GmbH in Emsdetten Station gemacht.

Prof. Dr.-Ing. Elmar Brügging (FH Münster), NRW-Ministerin Mona Neubaur und Sebastian Niehoff (Geschäftsführer BEN-Tec und H2 POWERCELL).

„Wenn wir zeigen wollen, wie sich Wissenschaft und Wirtschaft verbinden, um gute Ideen zur Anwendung zu bringen, sind wir hier genau am richtigen Ort“, sagte Neubaur. BEN-Tec hatte an diesem Tag mehr als nur die Werkstore geöffnet. Sebastian Niehoff nämlich gewährte Einblick in drei inhaltsschwere Container. In jedem steckt eine Anlage, die drei verschiedene Technologien zu einem Kraftwerk der nachhaltigen Art vereint: Elektrolyse, Brennstoffzelle und Batterie. Der grüne Strom für die Elektrolyse kann beispielsweise von einer vorgeschalteten PV-Anlage erzeugt werden. Die Brennstoffzelle dient zur Rückverstromung, der Batteriespeicher sorgt für Lastspitzenglättung und Kurzzeitspeicherung. Beide zusammen bieten laut Hersteller die Möglichkeit einer Netzersatzanlage über mehrere Tage hinweg. Dabei übernimmt die Batterie den sofortigen Netzausfall und die Brennstoffzelle die langfristige Energieversorgung per Strom- und Wärmeerzeugung. BEN-Tec entwickelt und plant die Anlagen und setzt dabei die BOOST-Software ein. In Gegenzug füttert das Unternehmen das Projekt mit empirischen Daten aus dem eigenen Pool. H2 POWERCELL produziert und vertreibt die Kraftwerke in drei Größen unter dem Namen H2PowerCube. Beide Firmen sind in Emsdetten ansässig.

Welchen Beitrag aber können die Container zur Energiewende leisten? In welchen Szenarien macht ihr Einsatz Sinn? Niehoff nennt Beispiele und beginnt mit der Small-Variante. In ihr steckt ein Elektrolyseur mit Leistung von 48 kW, die Brennstoffzelle kommt auf 16 kW, und die Batterie auf 10 kWh. Bereits der kleinste Container kann Großes bewirken – nämlich Menschenleben retten. Neben einem Mobilfunkmast in den finnischen Wäldern platziert, übernimmt er dessen Energieversorgung, wenn das zentrale Stromnetz ausfällt. Notrufe können weiterhin abgesetzt werden. Niehoff ist sicher: Auch am Standort Deutschland können die kleinen, fernüberwachbaren Anlagen zum Aufbau der Energie-Resilienz und generellen Widerstandskraft beitragen. Er nennt beispielhaft die Absicherung von Relaisstationen für Rettungsdienste, Feuerwehr, Polizei und Flugverkehr. „Die Anlagen wären im Katastrophenfall Teil einer dezentralen funktionsfähigen Infrastruktur“, erklärt der Geschäftsführer. Bereits jetzt zu sehen ist der H2PowerCube auf manchem Hochschul-Campus. Einige Institute haben die kleinste Ausgabe erworben, um zu lernen, wie diese Technik tickt. Diese Variante war übrigens zunächst nur als Prototyp geplant. „Wir haben nie damit gerechnet, dass sie uns aus den Händen gerissen wird“, erzählt Niehoff.

Die kleinen Powerkisten von H2PowerCube in drei Größen könnten der Energiewende mit dezentralen Lösungen auf die Sprünge helfen und gleichzeitig Firmenstandorte krisenresilienter machen.

Die mittelgroßen Kraftwerke sind aus seiner Sicht stark genug, um in der Energiewende eine tragende Rolle zu spielen. „Wir haben ja kein Leitungsproblem, sondern ein Zeitproblem“, erklärt der Diplom-Ingenieur. Weil Energiebedarf und Energieerzeugung asynchron verlaufen, können mit aufgehender Sonne an manchen Tagen die Preise an der Strombörse bis in den negativen Bereich sinken. Das Dilemma sei nur durch Speicher zu lösen, betont Niehoff. Eine Batterie sei oft das Mittel der Wahl, weil sie Energie schnell aufnehmen und abgeben könne. Deshalb ist sie auch Teil der Kraft-Container. Doch liegt ihre Energieinhalt je Kilogramm bei nur 0,3 kWh. Das ist zu wenig, erklärt Niehoff, um im Wochen- oder Monatsrhythmus Diskrepanzen zwischen Erzeugung und Bedarf auszugleichen. Mit dem Speichermedium Wasserstoff indes sei das machbar, weil ein Kilogramm Wasserstoff 33,33 kWh speichert – bei Verwendung in Brennstoffzelle ca. 16,5 kWh elektrisch und 16,5 kWh thermisch. Für viele Betriebe, die einen H2PowerCube der mittleren Variante einsetzten, könne es sich also lohnen, jeden Quadratmeter Dachfläche mit PV-Modulen auszustatten, um den selbsterzeugten Strom für die Wasserstoffproduktion einzusetzen. Bis zu 144 kW an elektrischer Energie kann der verbaute Elektrolyseur pro Stunde in Wasserstoff wandeln. Zudem würde ein Industriegebiet, in dem solche Container platziert sind, das zentrale Stromnetz entlasten. „Unsere Energiewende ist dezentral“, ist Niehoff überzeugt und fügt an: „Wenn wir dezentrale Lösungen wie den H2PowerCube schaffen, können wir noch mehr regenerative Energien zubauen.“ Zudem würde der Wirtschaftsstandort Deutschland widerstandsfähiger. Ganze Industriegebiete könnten im Krisenfall im „Inselbetrieb“ mit Energie versorgt werden – und zwar über Tage hinweg, weil die angeschlossene PV-Anlage immer wieder liefert. „Wir erhalten immer mehr Anfragen“, berichtet Niehoff.

Die kleinen Kraftwerke aus Emsdetten könnten eine wichtige Rolle bei der Energiewende spielen - und dabei, einzelne Wirtschaftsstandorte krisenresilienter zu machen.

Im Leistungs-Steckbrief der Large-Variante sind 1.152 kW als Maximalwert pro Container vermerkt. Der modulare Aufbau ermöglicht den Einsatz mehrerer Elektrolyseure und somit ein mehrstufiges Wachstum. Klasse L wird unter anderem in Chile in einem großen Rechenzentrum eingesetzt, um energieintensive Phasen abzufedern. Sollte das vorgelagerte Stromnetz ausfallen, schaltet der Wasserstoff-Container auf Vollversorgung. Ein anderes Beispiel: Die rund 150 Einwohner der Insel Koh Jik im Golf von Thailand waren bis vor ein paar Jahren auf Dieselaggregate angewiesen. Im Zuge des Pilotprojektes „Green-H2Islands“ haben BEN-Tec und H2 POWERCELL einen PowerCube Größe M geliefert, der jetzt Dreh- und Angelpunkt der CO2-emissionsfreien Energieautarkie ist. „Eine Insellösung für eine Insel“, freut sich Niehoff.

Eine Insellösung für die Insel: Die kleine thailändische Insel Koh-Jik ist dank des PowerCube aus Emsdetten energieautark ohne Diesel.

Am Standort Deutschland kommen die großen Anlagen im Bereich Mobilität zum Einsatz. Geliefert wurde bereits an drei Wasserstofftankstellen. „Wir denken E-Mobilität und Wasserstoff zusammen“, sagt der BEN-Tec-Chef. So werde erst mit dem Zwischenspeichermedium Wasserstoff der Aufbau von zehn Ladepunkten für Elektro-Lkw an einer der Tankstellen möglich. Das zentrale Stromnetz ist dort mit einer solchen Anforderung überfordert, erklärt Niehoff. Das sei ein grundsätzliches Problem: „Wenn wir die gesamte Mobilität in Deutschland auf E-Ladepunkte umrechnen, sehen wir einen Bedarf von 4,7 Millionen, wir haben aber nur 160.000“, erläutert er. Insofern könne der Einsatz von H2PowerCubes die Mobilitätswende beschleunigen, ohne das Stromnetz zu belasten. Bleibt die Frage nach der Wirtschaftlichkeit. Wird sich eine eigene Wasserstoffproduktion bei den aktuellen Investitionskosten wirklich jemals rechnen? Niehoff setzt auf Skalierungseffekte in der Herstellung der Anlagen sowie auf optimierte Planungsmethoden. Genau deshalb bringe sich BEN-Tec in das BOOST-Projekt ein.