{"id":160,"date":"2022-05-30T07:24:10","date_gmt":"2022-05-30T05:24:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.hsu-hh.de\/awt\/?page_id=160"},"modified":"2025-10-23T17:27:04","modified_gmt":"2025-10-23T15:27:04","slug":"digi-hypro-3","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.hsu-hh.de\/awt\/forschung\/projekte\/digi-hypro-3\/","title":{"rendered":"Digi-HyPro"},"content":{"rendered":"
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Digitalisierte Wasserstoffprozesskette f\u00fcr die Energiewende (Digi-HyPro)<\/span> <\/strong><\/p>\n\n\n\n

Neben der preisg\u00fcnstigen Erzeugung und ggf.<\/abbr> dem Transport spielt vor allem die sichere und langzeitstabile Speicherung von Wasserstoff eine zentrale Rolle, um gr\u00f6\u00dfere Fluktuationen zwischen der Energiegewinnung aus nachhaltigen Quellen und dem Bedarf auszugleichen. Die kontinuierliche Energieversorgung muss auch zur \u00dcberbr\u00fcckung l\u00e4ngerer Dunkelflauten zuverl\u00e4ssig sichergestellt werden, ohne auf fossile Energietr\u00e4ger angewiesen zu sein. Nicht zuletzt wird durch die Energiespeicherung auch ein Beitrag zur Energiesouver\u00e4nit\u00e4t von Deutschland und Europa geleistet. Energiefl\u00fcsse m\u00fcssen computergest\u00fctzt gesteuert werden, um die Dynamik der Netze und Speicher optimal aufeinander abzustimmen und damit die Energieversorgung f\u00fcr Strom und W\u00e4rme jederzeit zu gew\u00e4hrleisten.
Im Projekt Digi-HyPro soll die Entwicklung und Erprobung einer Smart-Energy-Transform-Box (SET-Box) realisiert werden. Ein solches System kann modular (und damit skalierbar) sowie dezentral an verschiedenen Stellen eingesetzt werden. Innerhalb der Box kann Wasserstoff durch einen Elektrolyseur erzeugt (Schnittstelle Ausspeisung aus Stromnetz) und nach Durchlaufen einer Membrantrocknung kompakt und sicher in einem Metallhydridspeicher gespeichert oder dem Erdgasnetz zugeleitet werden (Schnittstelle Einspeisung ins Gasnetz). Bei Bedarf kann der Wasserstoff aber auch aus dem Zwischenspeicher oder aus dem Gasnetz entnommen werden (Schnittstelle Extraktion aus Gasnetz). F\u00fcr die Entnahme aus dem Gasnetz sollen effiziente Polymer-basierte Membranen f\u00fcr die Grobtrennung von Erdgas und Wasserstoff und wiederum Metallhydride zur Feintrennung erprobt werden. Der Wasserstoff aus dem Zwischenspeicher oder dem Gasnetz kann neben der Brennstoffzelle auch \u00fcber Metallhydridkompressoren an andere Systeme auf einem h\u00f6heren Druckniveau abgegeben und beispielsweise zur Betankung von Fahrzeugen (LKW, PWK, Schiffe, etc.<\/abbr>) genutzt werden (Schnittstelle Mobilit\u00e4tsnetz). Die SET-Box erm\u00f6glicht somit Energie flexibel zu transformieren und kann netzdienlich und zuverl\u00e4ssig Strom-, Gas- und Mobilit\u00e4tsnetz effizient koppeln.<\/p>\n\n\n\n

Umfang des SET-box-Systems im Laborma\u00dfstab (\u2264 10 kWel Leistung):<\/strong> Die SET-box wird derzeit entwickelt, um den Elektrolyseur, die Brennstoffzelle, den Metallhydridspeicher und den Metallhydridkompression zu integrieren und zu koppeln. F\u00fcr die Durchf\u00fchrung der Integration sind Systemsimulationen zusammen mit experimenteller Kopplung ein integraler Bestandteil der laufenden Arbeiten. Das vereinfachte Diagramm zeigt Bilder der Versuchsaufbauten im Laborma\u00dfstab. Dieser Ma\u00dfstab dient der weiteren Optimierung der Metallhydrid-basierten Einheiten sowie der Wasserstoff- und W\u00e4rmemanagementstrategien. In einem sp\u00e4teren Schritt werden weitere Komponenten als Teil der Setbox betrachtet, wie z. B. Gasseparationseinheiten um das System mit dem Gasnetz zu koppeln.<\/p>\n\n\n

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Wasserstoffspeicherung<\/strong>: Ein Prototyp eines Metallhydridspeichers wurde entwickelt, um eine Machbarkeitsstudie durchzuf\u00fchren und um weitere Aspekte der Wasserstoffspeicherung in fester Form zu untersuchen. Der Prototyp wurde konzipiert, 15 kg einer hydridbildenden Legierung zu fassen und ist f\u00fcr den Betrieb unter gem\u00e4\u00dfigten Bedingungen, d. h. unter Raumtemperatur und niedrigen Dr\u00fccken (\u2264 35 bar) ausgelegt. Diese Bedingungen erf\u00fcllen die Vorraussetzung zur Kopplung des Speichers mit Niederdruckelektrolyseuren und Raumtemperatur-Brennstoffzellen. Sowohl der Versuchsaufbau als auch der digitale Zwilling werden parallel entwickelt, um eine der vielversprechendsten Wasserstoff-Speichertechnologien zu untersuchen und zu optimieren.<\/p>\n\n\n

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Wasserstoffkompression<\/strong>: Im Rahmen des Projekts werden auch Prototypen von Metallhydrid-Kompressoren entwickelt. In diesem Fall wurde der erste Ansatz f\u00fcr einen zweistufigen Kompressor mit etwa 1 kg hydridbildender Legierung in jeder Stufe konzipiert. Der zweite Prototyp wird in jeder Stufe etwa 20 kg einer hydridbildenden Legierung enthalten. Der Druckbereich des Kompressors soll es erm\u00f6glichen Wasserstoff mit 350 bar f\u00fcr die Betankung von Lastkraftwagen zur Verf\u00fcgung zu stellen.<\/p>\n\n\n

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Laufzeit:<\/strong> 10\/2020 \u2013 12\/2026<\/p>\n\n\n\n

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Gef\u00f6rdert durch<\/strong>:<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Zentrum f\u00fcr Digitalisierungs- und Technologieforschung der Bundeswehr (dtec.bw)<\/a><\/p>\n\n\n

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Projektpartner:<\/strong><\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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