Kurzbeschreibung
In der Entwicklung erneuerbarer, kohlenstoffarmer Energiesysteme mit hohen Anteilen fluktuierender Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen wie Wind- und Solarenergie stellt Power-to-Gas (PtG) eine Schlüsseltechnologie dar. Brennstoffzellensysteme, die sowohl Elektrolyse als auch Stromerzeugung kombinieren und für den Lastausgleich zwischen Angebot und Nachfrage zur Anwendung kommen, sind dabei eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Technologien wie z.B. Batterien. In diesem Zusammenhang verspricht die Verwendung eines reversiblen Festoxidzellensystems (rSOC) eine sehr effiziente und kosteneffektive Lösung. Das im Projekt FIRST entwickelte rSOC-System kann zwischen Wasserelektrolyse- und Brennstoffzellenmodus (Wasserstoff, Erdgas) wechseln, was zu einem kompakteren, flexibleren und annähernd in Vollzeit betreibbaren System führt. Die Aufrechterhaltung der hohen Wirkungsgrade ist jedoch eine Herausforderung und erfordert sorgfältig entwickelte Konzeptentwürfe mit gut gewählten Systemdesigns, einem sehr guten Wärmemanagement und entsprechenden Regelstrategien. Die Highlights des FIRST rSOC-Systems sind: • Brückenschlagende Technologie: Die reversible Festoxidzelle (rSOC) bietet eine Lösung, die H2 mit einem Wirkungsgrad von >80 %, oder Strom mit einem Wirkungsgrad von >60 % erzeugen kann, was zu einem massiv vereinfachten System mit niedrigen Betriebskosten und einer Roundtrip-Effizienz von >48 % führt. • Dynamische rSOC: Flexibler Betrieb durch schnelles Umschalten zwischen Elektrolyse- und Brennstoffzellenmodus innerhalb von Minuten, um eine optimale Nutzung von Strom aus fluktuierenden Energiequellen wie Wind und Sonne zu ermöglichen. • Prädiktive Systemregelung: Modelle zur Lastvorhersage finden Anwendung, um vorab auf Änderungen hinsichtlich Nachfrage oder Ertrag reagieren zu können, wobei neue Systemregelungsstrategien zum Tragen kommen. • Langzeittest unter realen Bedingungen: Das Projekt zielt darauf ab, die Verwendbarkeit der Technologie über den Prüfstandsbetrieb hinaus bei realen Betriebsbedingungen als Langzeitanwendung zu testen. • Neue Geschäftsmodelle: Neue Szenarien können abgedeckt werden, die zu einem breiteren Anwendungsgebiet für chemische Energiespeicher führen. Das Projekt FIRST wird die Gesamtsystem- und Betriebskosten chemischer Energiespeicher erheblich reduzieren und ein breites Anwendungsfeld eröffnen. Daher werden die Ergebnisse sowohl für industrielle Interessengruppen als auch für Energieversorger relevant sein. Insgesamt wird FIRST einen fundamentalen Baustein zu einem globalen-Leadership im Bereich von reversiblen SOC generieren und damit Österreichs Position als Leitmarkt für grüne Energie-Technologieproduktion stärken.