Die Aluminium Norf GmbH (Alunorf) betreibt als Gemeinschaftsunternehmen der deutschen Töchter zweier weltweit agierender Aluminiumkonzerne (Hydro Aluminium Rolled Products GmbH und Novelis Deutschland GmbH) ein großes Walz- und Schmelzwerk. Im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) testete Alunorf den Einsatz eines Brennstoffzellensystems für die Notstromversorgung der Werkfeuerwehr, der Sanitätsstation und des Krisenleitstandes.

Das Demonstrationsprojekt OSIRIS sollte zeigen, welche Vorteile die Brennstoffzellentechnologie gegenüber den konventionellen Notstromversorgungssystemen, wie beispielsweise Batterien und Dieselgeneratoren, bieten kann. Im Vordergrund der Untersuchungen standen die technische Nutzbarkeit unter den Bedingungen eines großen Industriebetriebes, Energieeffizienz sowie die Kosten eines solchen Systems.

Bis zum Start des Projektes lagen bei Groß-Industriebetrieben keine integrierten Erfahrungen einer solchen Notstromversorgung auf Basis eines Wasserstoff-Brennstoffzellensystems vor. Daher wurde durch das geförderte Vorhaben Neuland betreten. Die betrieblichen und finanziellen Risiken eines Misslingens des Vorhabens konnten durch die öffentliche Förderung eingegrenzt werden.

Basis des Versuchsträgers ist ein kommerziell entwickeltes Brennstoffzellensystem der Fa. Rittal, das um diverse Komponenten erweitert wurde, um in die Infrastruktur der Alunorf optimal eingebunden zu werden. Im ersten Jahr der Projektlaufzeit erfolgten die detaillierte Planung, der Aufbau des Demonstrators sowie die grundlegenden Funktionstests aller Komponenten des Gesamtsystems.

Die diversen technischen Fragestellungen betrafen folgende Punkte:

  • Übernahme der Stromversorgung durch die Brennstoffzelle (Anlaufzeit)
  • Übertragungsverhalten der Inverter
  • Online-Wechsel der Wasserstoffflaschen
  • dynamische Belastung
  • Systemverhalten bei Druckabfall von Wasserstoff
  • Wasserstoffverbrauch bei unterschiedlichen Lastszenarien
  • Temperatureinfluss/Witterungsbedingungen (Sommer/Winter)
  • Dauerbelastung
  • Wartbarkeit/Zuverlässigkeit

Verbesserungsbedarf besteht vor allem beim Wasserstoffflaschenmanagement (Restentleerung), beim Batterie-Monitoring sowie im Gesamtwirkungsgrad (relevant bei längeren Betriebszeiten). Die Wartbarkeit und Zuverlässigkeit gaben ansonsten keinen Anlass zur Kritik, was sich jedoch im mehrjährigen Betrieb noch weiter manifestieren muss.

Bei der im Rahmen des Projektes durchgeführten vergleichenden Analyse der Lebensdauerkosten erweisen sich zurzeit Brennstoffzellensysteme nur in einem Korridor kleiner Skalierung (< 5 kW) sowie langer Überbrückungszeit (> 8 h) als wettbewerbsfähig gegenüber den konventionellen Anlagen (Batterie-USV, Diesel). Strukturell geben die Projektergebnisse Empfehlungen, die bei der Realisierung ähnlicher Vorhaben beachtet werden sollten, da sich die Skalierung und der Betrieb eines Systems damit in der Praxis deutlich vereinfacht.

Förderkennzeichen
03BS214