Brennstoffzellen starten ihren Betrieb im Krankenhaus

Noch befindet sich die SOFC-Anlage der Leistungsklasse 100 kW in der Pilotphase, der Markteintritt ist noch nicht erfolgt. Auch wird das System der Robert Bosch GmbH zunächst mit Erdgas versorgt. Und doch ist die am 6. März erfolgte Inbetriebnahme der zehn Brennstoffzellen-Units der erste Schritt des westlich von Düsseldorf gelegenen Krankenhauses auf dem Weg zu einer Wasserstoffvollversorgung. 

SOFC steht „Solid Oxide Fuel Cell“. Die Festoxidbrennstoffzelle wird bei hohen Betriebstemperaturen von 800 bis 1.000 Grad Celcius betrieben. Das Projekt läuft unter dem Namen „Multi-SOFC Erkelenz“ und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 23,6 Millionen Euro gefördert.

Im Rahmen des Projektes sollen erstmals zwei Wasserstofftechnologien − SOFC und LOHC („Liquid Organic Hydrogen Carriers“) − in wirtschaftlich nennenswerter Größenordnung kombiniert werden. Die Robert Bosch GmbH und die Hydrogenious LOHC NRW wollen hier Strom und Wärme klimafreundlich durch neue Wasserstofftechnologien liefern. Projektkoordinator ist das Helmholtz-Cluster Wasserstoff − kurz „HC-H2“. Dessen Kern bildet das Institut für nachhaltige Wasserstoffwirtschaft des Forschungszentrum Jülich. 

Blaupause für Industrie und Gewerbe

Die Projektpartner wollen in Erkelenz demonstrieren, dass die Kombination der beiden Wasserstofftechnologien 20 Prozent des Krankenhausbedarfs an Strom und Wärme abdecken kann. Dies entspricht etwa der Hälfte der Grundlast des Krankenhauses. Wie die Partner in einer gemeinsamen Mitteilung bekannt geben, sei dies eine relevante Größenordnung, mit der es möglich sei, die Technologie für größere Bedarfe und andere Anwendungszwecke zu skalieren, etwa in Industrie und Gewerbe. 

„Während des Vorhabens optimieren wir das neue System fortlaufend und haben so zum Abschluss einen Datensatz vorliegen, auf dessen Basis die Projektpartner das kombinierte System für industrielle Anwendungen skalieren können“, erklärt Michael Alders. Er ist der leitende Projektingenieur beim HC-H2.

Das Projekt läuft in zwei Phasen ab: Mit der Inbetriebnahme der SOFC-Units sei nun die erste Phase angelaufen. Auch wenn das SOFC-System anfänglich mit Erdgas versorgt wird, rechnen die Projektpartner bereits mit einer signifikant besseren Klimabilanz im Vergleich zur bisherigen Stromversorgung des Krankenhauses über ein Blockheizkraftwerk (BHKW). Die Partner geben den höheren Wirkungsgrad als Grund an: Im Erdgasbetrieb spare das Brennstoffzellen-System bis zu 40 Prozent CO2-Emissionen ein. Es habe einen elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 60 Prozent. Im Vergleich dazu erreiche das BHKW nur einen Wirkungsgrad von etwa 36 Prozent.

Sukzessive beginnen die Partner in diesem Jahr damit, dem Erdgas Wasserstoff beizumischen. Im Verlauf soll der Wasserstoffanteil im Gasgemisch auf bis zu 20 Prozent steigen, was Erkenntnisse für eine später mögliche Weiterentwicklung auf 100 Prozent Wasserstoff erlauben soll. 
 
Von der Gasflasche zum LOHC

Bereitgestellt werden soll der Wasserstoff anfänglich über angelieferte und unter Druck gesetzte Gasflaschen. In der zweiten Phase ab Anfang 2025 soll die Versorgung mittels der LOHC-Technologie durch die Firma Hydrogenious LOHC NRW erfolgen, einer Tochter der Hydrogenious LOHC Technologies in Erlangen.

Die LOHC-Technik erlaubt den Transport des Wasserstoffs in flüssiger Form in einem herkömmlichen Tank-Lkw bei Umgebungsbedingungen. Selbst in der Nähe kritischer urbaner Infrastrukturen wie einem Krankenhaus sei der Transport und die Lagerung einfach und sicher, so Andreas Lehmann, Chief Strategy Officer bei Hydrogenius LOHC.

Um den Wasserstoff aus dem LOHC freizusetzen, muss dem Thermalöl Energie in Form von Wärme zugeführt werden. Die Partner wollen hierzu die Abwärme aus dem SOFC-System nutzen. Ist der Wasserstoff freigesetzt, fließt das entladene Trägermaterial in einen zweiten unterirdischen Tank. Dort kann es dann zu einem Wasserstoff-Erzeuger zurücktransportiert und erneut mit Wasserstoff beladen werden, ähnlich dem Pfandflaschen-Prinzip im Einzelhandel.

Die Wasserstofftechnologien sollen die bisherige Energieversorgung des Krankenhauses nicht gänzlich ablösen. Weiterhin im Einsatz seien das BHKW und ein Gasmotor als Rückfalloption. Dieser könne, so heißt es aus Nordrhein-Westfalen, das Krankenhaus bei Bedarf auch allein versorgen.