Elektrolyse – Umwandlung von Solarstrom in Wasserstoff
Der Umstieg von fossilen auf regenerative Energien stellt vor allem im Mobilitätssektor eine Herausforderung dar. Als alternativer Kraftstoff bietet sich Wasserstoff an, weil er emissionsfrei per Elektrolyse aus erneuerbarer Energie gewonnen werden kann. In Verbindung mit Brennstoffzellen als Energiewandler in Fahrzeugen lässt sich somit ein emissionsfreier und sehr effzienter Betrieb von Fahrzeugen realisieren.
Auf der Hannover Messe 2018 veranschaulicht das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme die Möglichkeiten dieser Energieumwandlung im Modellmaßstab: Eine einfache Lichtquelle reicht aus, um per Solarzelle und Elektrolyseur einen Wasserstoffspeicher zu füllen. Dieser speist ein Miniatur-Brennstoffzellenauto mit Wasserstoff, das im Spielzeug-Format mächtig Fahrt aufnimmt. Damit kann an einem kleinen Versuchsaufbau die Sektorenkopplung Strom/Mobilität – und die weitreichenden Dimensionen dieser Technologie veranschaulicht werden.
Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren ermöglichen Brennstoffzellen emissionsfreie Mobilität. Um die systemische Effzienz und die Langlebigkeit der Produkte in der mobilen Anwendung zu steigern, besteht vor allem bei der Hybridisierung im Verbund mit Batterien ein erhebliches Optimierungspotenzial. Zwar verdeutlichen erste Serienmodelle, dass die Marktreife erreicht ist. Der Ansatz der breiten Kommerzialisierung zeigt aber auch, dass zur Erhöhung der Kundenakzeptanz noch zahlreiche Forschungsthemen zu bearbeiten sind, zum Beispiel zur Langlebigkeit, Reichweite, Kraftstoffqualität und Infrastruktur.
Das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme befasst sich mit diesen Fragestellungen. Unter anderem entwickeln die Wissenschaftler auf Systemebene sowie anhand von Fahrzyklen Optimierungsstrategien für die Kombination von Brennstoffzelle und Batterie. Darüber hinaus untersucht das Institut, auf welche Weise Antriebstechnologien auf Basis von Elektrizität, Wasserstoff und synthetischen Wasserstoff-Verbindungen effzient ins Stromnetz zurückgespeist werden können. Dieses sektorenübergreifende Flexibilisierungspotenzial gilt als eines der Schlüsselelemente für die Gestaltung künftiger Energiesysteme.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Alexander Dyck · E-Mail: alexander.dyck@dlr.de · DLR.de