(Erkelenz / Deutschland) – Das Hermann-Josef-Krankenhaus (HJK) in Erkelenz, Nordrhein-Westfalen, wird künftig energetisch teilweise mit Wasserstoff versorgt. Die Projektpartner Robert Bosch GmbH, Hydrogenious LOHC NRW GmbH und das Helmholtz-Cluster Wasserstoff (HC-H2) haben das dezentrale Bosch-Brennstoffzellensystem im März in Betrieb genommen.
Erste Stufe des Demonstrationsvorhabens
Bei den zehn Brennstoffzelleneinheiten handelt es sich den Angaben zufolge um die erste Stufe im Demonstrationsvorhaben „Multi-SOFC Erkelenz“. Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) arbeiteten auf einem hohen Temperaturniveau von 500 bis 700 Grad, sodass nicht nur Strom, sondern auch die anfallende Wärme genutzt werden könne, so das Konsortium.
Hydrogenious ergänzt das System 2025 mit einem flüssigen organischen Wasserstoffträger (LOHC, Liquid Organic Hydrogen Carrier). Am HJK in Erkelenz werde dafür das schwer entflammbare Thermalöl Benzyltoluol genutzt. Dieses könne „wie Diesel bei Umgebungstemperatur und ohne Druck transportiert und gelagert werden und ist daher sehr sicher“. Wasserstoff werde „in einem chemischen Prozess an das Thermalöl gebunden und bei Bedarf wieder freigesetzt“.
Konstant hoher Energiebedarf
Damit wolle man demonstrieren, dass die Kombination von zwei Wasserstofftechnologien 20 Prozent des Bedarfs an Strom und Wärme des Krankenhauses abdecken könne. „Das Erkelenzer Krankenhaus ist hierfür prädestiniert, weil es einen konstant hohen Energiebedarf hat“, heißt es in einer Mitteilung des Instituts für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft des Forschungszentrums Jülich, welches das Projekt HC-H2 koordiniert.
Allerdings ersetze die neu installierte Technologie die bisherige Versorgung des Krankenhauses nicht komplett. Am HJK seien weiterhin ein Blockheizkraftwerk und als Rückfalloption ein Gasmotor im Einsatz, die das Gebäude notfalls auch allein versorgen könnten.
Zunächst werde das System mit Erdgas versorgt. Schon hier erwarten die Projektpartner eine „signifikant verbesserte Klimabilanz“ im Vergleich zur konventionellen Stromversorgung des HJK mit einem Blockheizkraftwerk. Aufgrund des höheren elektrischen Wirkungsgrades spare man bis zu 40 Prozent CO2-Emissionen ein. Im Erdgas-Betrieb generiere das Bosch-Brennstoffzellensystem einen elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 60 Prozent. Im Vergleich dazu erreiche das Blockheizkraftwerk nur etwa 36 Prozent.
Schematische Darstellung des dezentralen Brennstoffzellen-Systems am Hermann-Josef-Krankenhaus in Erkelenz: Mittels Erdgas werden im SOFC-Brennstoffzellensystem Strom und Wärme zur Nutzung in der Klinik erzeugt. Abwärme wird 2025 für das dann installierte LOHC-System benötigt, dass Wasserstoff für die Brennstoffzellen liefert. © Forschungszentrum Jülich
Noch in diesem Jahr solle dem Erdgas Wasserstoff beigemischt werden, dessen Anteil sukzessive steige. Der Energieträger werde zunächst in Druckgasflaschen bereitgestellt. Mit dem zunehmenden Wasserstoffanteil sänken die CO2-Emissionen. Der Anteil im Gasgemisch steige im Verlauf auf bis zu 20 Prozent. Das ermögliche Erkenntnisse für eine spätere Weiterentwicklung einer ausschließlich auf Wasserstoff basierenden Versorgung.
2025 löst die LOHC-Technologie die Gasflaschen ab. Bis dahin hat Hydrogenious seine Infrastruktur installiert. Dann werde Wasserstoff in einem herkömmlichen Lkw-Trailer bei Umgebungsbedingungen in Erkelenz angeliefert. Um den Wasserstoff aus dem LOHC freizusetzen, muss dem Thermalöl Energie in Form von Wärme zugeführt werden. Die Partner wollen zeigen, dass es möglich ist, dafür die Abwärme zu nutzen, die das SOFC-System beim Verstromen des Gasgemischs erzeugt.
Daten als Basis für industrielle Anwendung
Während des Demonstrationsvorhabens werde das System laufend optimiert, betont Michael Alders, leitender Projektingenieur bei HC-H2. Zum Abschluss habe man einen Datensatz, auf dessen Basis die Projektpartner das kombinierte System für industrielle Anwendungen skalieren könnten. „Das Besondere dabei ist die Kombination zweier Technologien, die in der Demonstratoranlage schrittweise zum Einsatz kommen“, sagt Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger bei der Einweihung. Es solle gezeigt werden, „dass auch große Gebäudekomplexe mit Wasserstofftechnologien ausreichend versorgt“ werden könnten. Das Ministerium fördert das Vorhaben mit 23,6 Millionen Euro.
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Nehmen das neue System symbolisch in Betrieb (vorn von links): Die Vorstandsvorsitzende des Forschungszentrums Jülich Astrid Lambrecht, Ministerialdirigentin Oda Keppler vom Bundesforschungsministerium und Tomasz Königs, technische Leiter des Krankenhauses. © Forschungszentrum Jülich / Guido Jansen
