Wasserstoffautos als Kraftwerk für unterwegs

Bild: DLR / Eppler
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Mobile Kraftwerke Fahren und heizen mit Wasserstoffautos

29.09.2021

Das DLR erprobt Wasserstoffautos als mobile Kraftwerke für Strom und Wärme: Bei Bedarf können die Fahrzeuge Energie in Verteilernetze einspeisen oder lassen sich flexibel als Aggregate nutzen. Dafür werden Verfahren entwickelt, wie sich Energieflüsse zwischen den Sektoren Energie und Verkehr steuern lassen.

Wasserstoffautos können mehr als nur fahren: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erprobt ihren den Einsatz als mobile Kraftwerke. Die Brennstoffzellen der Fahrzeuge können hohe Leistungen an Strom und Wärme liefern. Außer für den Antrieb der Fahrzeuge lassen sich die Zellen als unabhängige Aggregate einsetzen oder an Stromnetze anschließen. So können Wasserstoffautos als dezentrale Energiespeicher dazu beitragen, Schwankungen erneuerbarer Energien auszugleichen und die Verteilernetze zu stabilisieren.

Energieflüsse koordinieren

Das DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart entwickelt Verfahren, wie sich die Energieflüsse zwischen Fahrzeugen, Verbrauchern und Verteilernetzen koordinieren lassen. Die DLR-Forscherinnen und -Forscher erproben dies mit Hilfe eines umgebauten Wasserstoffautos. Dafür haben sie die Brennstoffzelle des Fahrzeugs mit externen Anschlüssen ausgestattet.

Die Brennstoffzelle besitzt einen 230-Volt-Anschluss mit einer Leistung von zwei Kilowatt. An das Auto lassen sich damit handelsübliche Elektrogeräte oder Werkzeuge anschließen. Ein weiterer Stromanschluss mit 400 Volt Gleichspannung am Hochvoltsystem ist für höhere elektrische Leistungen vorgesehen.

Mit seinem Tankinhalt von 6,3 Kilogramm Wasserstoff kann das Fahrzeug rund 100 Kilowattstunden Strom erzeugen. Das entspricht ungefähr dem durchschnittlichen Verbrauch eines Einpersonenhaushalts pro Monat. In den Brennstoffzellen entsteht dabei Abwärme. Mit aktuell 20 Kilowatt Wärme- und elektrischer Leistung lässt sich mit dem Fahrzeug bereits ein modernes Haus beheizen.

Datenaustausch steuert Energieflüsse

Die Sektorenkopplung ist ein Schlüssel für eine erfolgreiche Energiewende. Je mehr Bereiche regenerative Energien gewinnen, austauschen oder speichern, desto sicherer und flexibler lässt sich eine nachhaltige Energieversorgung mit erneuerbaren Energien umsetzen.

„Die Brennstoffzellen von Wasserstoffautos können die Sektorenkopplung unterstützen, indem sie bei Bedarf Strom und Wärme in stationäre Verteilernetze einspeisen. Wir forschen daran, wie sich diese Energieflüsse aufeinander abstimmen lassen. Entscheidend sind die vorhandene Energiemenge und die momentane Leistung des Verteilernetzes. Im Idealfall laufen Angebot und Nachfrage synchron“, erklärt Tobias Schneider, der das Projekt Sektorenkopplung am DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte leitet.

„Hierzu müssen Energielieferant und Energieverbraucher Daten und Informationen austauschen. Das gilt für Batterie- und Wasserstoffautos ebenso wie für mobile und stationäre Verbraucher“, so Schneider. Die DLR-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler entwickeln hierfür geeignete Datenformate und Schnittstellen. Herausfordernd ist, welche Daten relevant sind und wie diese sich übertragen lassen. Vernetzte Ladestationen für E-Pkw benötigen andere Informationen als Wasserstofftankstellen. Für den Wärmeaustausch gibt es noch keine Standards.

Wasserstoffauto mit Steckdose und Warmwasser

Um diesen Energieaustausch in der Praxis zu erproben, haben die DLR-Forscherinnen und -Forscher die Brennstoffzelle eines Wasserstoffautos mit zusätzlichen Stromanschlüssen und einem Wärmetauscher ausgestattet. So lassen sich die Energieflüsse zwischen Versuchsfahrzeug, angeschlossenen Verbrauchern und Verteilernetzen in alltäglichen Situationen untersuchen.

Sensoren und Steuergeräte messen und protokollieren die Strom- und Wärmeabgabe. Daraus kann das Team um Tobias Schneider Rückschlüsse ziehen, wie sich die Energieflüsse bei der Sektorenkopplung im großen Maßstab optimal steuern lassen.

„Mit grünem Wasserstoff wird unser Wasserstoffauto zum klimaneutralen Mini-Kraftwerk“, erklärt Schneider. „Solche Fahrzeuge können auch als mobile Stromquelle oder Heizung dienen, beispielsweise auf Campingplätzen oder bei Veranstaltungen. In Notfällen, nach Erdbeben oder Überschwemmungen lässt sich damit eine lokale Stromversorgung herstellen.“

Zu Hause Wasserstoff tanken

Die DLR-Forscherinnen und -Forscher haben Brennstoffzellenfahrzeuge zudem als dezentrale Wasserstoffspeicher im Blick. In Privathaushalten lässt sich beispielsweise mit Solarstrom und Elektrolyse lokal Wasserstoff gewinnen. „Mit diesem lassen sich die Wasserstoffautos klimaneutral an der heimischen Zapfsäule wieder auftanken“, so Schneider.

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