Das Highlight bei HyLeiT
von Mikhail Funke
Symbolbild zu nachhaltiger Stromerzeugung. Grüne Blätter auf blauem Hintergrund mit Netzwerk aus Linien. Grafik: Mikhail Funke
Klimafreundlicher Wasserstoff, wie geht das eigentlich? Fossile Energieträger wie beispielsweise Öl oder Kohle gehen langsam, aber sicher zur Neige, und wirklich klimafreundlich oder klimaneutral war deren Nutzung bisher nicht. Bereits seit Längerem steht also folgende Frage im Raum: Wie kann man nachhaltig klimafreundlichen, grünen Wasserstoff erzeugen, der weder Kohle, Öl noch andere zur Gewinnung benötigt?
Darum geht es bei dem Forschungsprojekt HyLeiT der Hochschule (HS) Bonn-Rhein-Sieg, Projektleiter ist Professor Marco Jung vom Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus (EMT) geleitet. Seine Gruppe forschen gemeinsam mit den Partner TU Dresden, di SMA Solar Technology AG und Infineon Technologies AG sowie Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE an einer neuen Generation der Wasserstoffsystemtechnik. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Teilprojekt der Hochschule mit 1,28 Millionen Euro, insgesamt fließen 13,43 Millionen Euro in das Vorhaben.
Schwerpunkte des Projekts
Funktion eines Stromumrichters. Grafische Darstellung zur Funktionsweise des Stromumrichters, der Wechselstrom zur Weiterverarbeitung in Gleichstrom umwandelt. Grafik: Mikhail Funke
Die Wissenschaftler am Fachbereich EMT beschäftigen sich schwerpunktmäßig mit Stromrichtern, die Wechselstrom für die Versorgung des Elektrolyseurs in Gleichstrom umwandeln. Im Elektrolyseur findet der Elektrolyseprozess statt, bei dem Wasser in seine beiden Elemente Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Der Wasserstoff soll einerseits als Energiespeicher genutzt werden, andererseits wird er in Großindustrien vielfach für Produktionsprozesse verwendet. Heizen ist eine weitere Verwendungsart. Auch Fahrzeugantriebe und Strom in Gebäuden auf Wasserstoffbasis würde zu einer deutlich grüneren Stromversion beitragen.
Neben der Hauptaufgabe, nämlich die Stromversorgung für den Elektrolyseur bereitzustellen, soll der Stromrichter entsprechende Systemdienstleistungen bereitstellen. Dazu gehört zum Beispiel das Auslösen der installierten Schutztechnik bei Stromversorgern wie Sicherungen oder das Halten der Spannung in einem Korridor: 230 Volt dürfen hierbei nicht um mehr als plus zehn, beziehungsweise minus zehn Prozent über- oder unterschritten werden. Droht dies zu passieren, wird sogenannte Blindleistung abhängig von Über- oder Unterschreiten bereitgestellt oder aufgenommen. Konventionellen Kraftwerke wie Kohlekraftwerke sollen durch erneuerbare Energien ersetzt werden, diese haben jedoch bisher Systemdienstleistungen bereitgestellt.
Zukunft des Projekts
Somit werden in Zukunft nicht nur die erneuerbaren Energien diesen Beitrag leisten müssen, sondern sicherlich auch die größeren Lasten, sprich auch die Elektrolyseanlagen und somit die Stromrichter, so Professor Jung. Auch sollen diese Umrichter kostengünstiger und effizienter werden. Hierfür werden neue Stromrichterkonzepte untersucht und neuere Halbleiter aus einer Silicium-Kohlenstoff-Verbindung eingesetzt werden.
Insgesamt ist das Projekt auf vier Jahre angelegt, also von 2021 bis 2025, mit insgesamt drei Vollzeitstellen für wissenschaftliche Mitarbeiter an der Hochschule. Die Aufgaben der wissenschaftlichen Mitarbeiter bestehen unter anderem darin, die Auslegung, Modellierung und Simulation von leistungselektronischen Topologien mit innovativen SiC-Halbleitern zu entwickeln, die den zuvor beschriebenen Anforderungen genügen. Die Nachwuchsforscher müssen für diese Aufgabe insbesondere Vorkenntnisse im Bereich der Auslegung und der Realisierung leistungselektronischer Schaltungen und deren Periphere mitbringen. Während der Projektlaufzeit können sie – wenn sie ihn nicht schon mitbringen – sogar einen Masterabschluss erwerben.
Professor Jung verspricht sich erste Ergebnisse im Laufe des Jahres 2022. Der Projektplan sieht vor, dass bis zu diesem Zeitpunkt Ergebnisse zur Schaltung des Stromumrichters vorhanden sind.
Weiterführender Link:
Zum Hochschulprofil von Marco Jung
Artikel vom 20.12.2021
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