Wasserstoff Saisonspeicher

Wasserstoffspeicher sind günstiger und besitzen eine grössere Energiedichte als herkömmliche Batteriespeicher. Sie sind daher besser geeignet als Saisonspeicher für elektrische Energie.

Picea 2 von Home Power Solutions HPS AG ist der einzige kommerziell verfügbare und erprobte Wasserstoff-Saisonspeicher für Ihr Zuhause.

Mit einer Picea 2 können 1.5 MWh elektrische Energie gespeichert werden. Dies entspricht 150 herkömmlichen Lithium-Ionenbatterien mit 10 kWh Speicherkapazität.

Energiewerker GmbH ist stolz darauf, über das notwendige Fachwissen zu verfügen, um solche Speicheranlagen zu planen und in der Praxis umzusetzen.

Als offizieller Fachpartner von HPS haben wir das Privileg, den Saisonspeicher Picea 2 in der Schweiz anzubieten.

Picea 2 nutzt überschüssigen Solarstrom im Sommer, um mittels Elektrolyse Wasser aufzuspalten in Wasserstoff und Sauerstoff. Der Sauerstoff wird in die Atmosphäre entlassen, während der Wasserstoff komprimiert eingelagert wird. Im Winter wird der Wasserstoff mithilfe einer Brennstoffzelle wieder umgewandelt zu Wasser und elektrischer Energie. Die Abwärme des Prozesses wird genutzt, um die Heizung und Warmwasseraufbereitung des Gebäudes zu unterstützen, was den Gesamtwirkungsgrad des Systems erhöht.

Mit diesem System kann je nach Liegenschaft ein elektrischer Autarkiegrad von bis zu 100 % erreicht werden.

Gerne beraten wir Sie.

Wie funktioniert ein Wasserstoff Saisonspeicher?

Das Grundprinzip hinter dem Wasserstoff-Energiespeicher Picea 2 ist die chemische Reaktion 2H₂0 + E -> 2H₂ + O₂ zur Speicherung von Energie und deren inverse Reaktion 2H₂ + O₂ -> 2H₂0 + E zur Rückgewinnung der Energie. In dieser chemischen Formel steht H für Wasserstoff, O für Sauerstoff und E für Energie. Diese Formel ist in der Praxis nicht ganz präzise, da auch bei der Speicherung der Energie Abwärme entsteht.

Picea 2 ist ein System aus mehreren Komponenten:

• PV-Module: Die Solarmodule wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie in Form von Gleichstrom um.
• Pufferspeicher: Um kurzfristig auch grössere Lasten wie eine Wärmepumpe betreiben zu können, wird eine Lithium-Ionenbatterie als Pufferspeicher eingesetzt. Diese Batterie wird geladen mit Gleichstrom direkt aus den PV-Modulen oder mit Gleichstrom aus der Brennstoffzelle. Technisch gesehen könnte man die Batterie auch aus dem öffentlichen Netz laden. Es kann angenommen werden, dass die Gesetze bald so angepasst werden, dass dies auch rechtlich möglich wird.
• Wasseraufbereitung: Macht aus normalem Leitungswasser hochreines Wasser für den Elektrolyseur.
• Elektrolyseur: Reaktor für 2H₂0 + E -> 2H₂ + O₂. Es wird Gleichstrom und Wasser in Wasserstoff, Sauerstoff und Abwärme umgewandelt. Mit der Abwärme wird ein thermischer Speicher, z.B. der Boiler, aufgewärmt. Der Wasserstoff wird gespeichert, der Sauerstoff in die Atmosphäre entlassen.
• Kompressoreinheit: Verringert das Speichervolumen des Wasserstoffs um den Faktor 300. Der Druck steigt entsprechend auf 300-fachen Atmosphärendruck.
• Speichereinheiten: Bündel von Druckflaschen für Gas. Werden aus Sicherheitsgründen im Aussenbereich aufgestellt. Hier verbleibt der Wasserstoff, bis die Energie wieder zurückgewonnen werden soll.
• Brennstoffzelle: Reaktor für 2H₂ + O₂ -> 2H₂0 + E. Der Wasserstoff wird zusammen mit Sauerstoff aus der Atmosphäre in reines Wasser, Abwärme und Gleichstrom umgewandelt. Der Gleichstrom wird genutzt, um die Pufferbatterie zu laden. Die Abwärme wird genutzt, um die Heizung des Hauses zu unterstützen.
• Lüftung: Sorgt für die optimale Betriebstemperatur von Brennstoffzelle und Elektrolyseur und gewinnt Prozessabwärme zur weiteren Nutzung zurück. Optional mit Enthalpie-Wärmetauscher zur Befeuchtung der Raumluft.
• Wechselrichter: Wandelt Gleichstrom aus den PV-Modulen und aus dem Pufferspeicher in Wechselstrom für die Endverbraucher um.
• Elektrische Unterverteilung: Versorgt die verschiedenen Komponenten mit Energie. Schaltet bei einem Ausfall des öffentlichen Netzes automatisch um in einen Inselbetrieb, bei dem das Haus weiterhin mit Strom versorgt wird aus PV-Modulen, Pufferspeicher und Brennstoffzelle.
• Überwachung und Steuerung: Die resilient konstruierte Steuerung überwacht und steuert den Betrieb der Picea 2 permanent. Die Besitzer haben über eine mobile App jederzeit den Überblick über den Zustand der Anlage. Zusätzlich zu den automatischen Sicherheitsmechanismen überwacht der Hersteller permanent die Parameter der Anlagen.
• Optional: Existierende PV-Anlage mit separatem Wechselrichter. Kann neben Picea 2 weiterverwendet werden.
• Optional: Bestehendes (Batterie-)Speichersystem. Kann neben Picea 2 weiterverwendet werden.

Situation im Sommer bei Solarüberschuss

Im Sommer wird mit der anfallenden Solarenergie in erster Priorität das Haus versorgt. Dazu wird der Gleichstrom aus den Solarmodulen im Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und den Verbrauchern im Haus zugeführt. In zweiter Priorität wird der Pufferspeicher geladen, um in der Nacht das Haus mit Strom zu versorgen. Der überschüssige Solarstrom wird dann im Elektrolyseur in Wasserstoff umgewandelt und in Druckflaschen im Garten gespeichert. Die bei der Elektrolyse entstehende Abwärme wird genutzt, um z.B. den Boiler aufzuwärmen.

Situation im Winter bei Solarmangel

Im Winter wird tagsüber nach Möglichkeit ebenfalls das Haus direkt aus den PV-Modulen gespiesen. In der Nacht oder die Leistung der Solarmodule nicht ausreicht, dann wird elektrische Energie aus dem Pufferspeicher bezogen. Der Pufferspeicher wird nachgeladen von der Brennstoffzelle, die den im Garten gespeicherten Wasserstoff wieder in Wasser zurückwandelt. Die entstehende Abwärme wird genutzt, um die Heizung des Hauses zu unterstützen.

Sicherheit von Wasserstoff-Speicher

Wasserstoff ist ein leichtes, geruchloses und leicht brennbares Gas. Mit entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen lässt es sich jedoch guten Gewissens auch in einem Privathaushalt nutzen. Die folgenden Sicherheitsmassnahmen sorgen für einen sicheren Betrieb der Picea 2:

• Permanente Überwachung: Die Anlage besitzt mehrere Steuerkreise, welche die Parameter der Anlage permanent überwachen. Bei Unregelmässigkeiten wird die Wasserstoffzufuhr umgehend ausserhalb des Gebäudes unterbrochen. Insbesondere werden an verschiedenen Stellen des Systems die Drücke permanent überwacht, um z.B. eine Beschädigung der Wasserstoffleitung umgehend zu detektieren und das System abzuriegeln.
• Mengen an Wasserstoff: Im Gebäude selber befinden sich nur ungefährliche Kleinstmengen an Wasserstoff.
• Aufstellort der Drucktanks: Die Drucktanks werden im Aussenbereich so positioniert, dass der gesamte Wasserstoff austreten könnte, ohne dass Personen zu Schaden kommen oder ein Brand im Gebäude entsteht. Da Wasserstoff sehr leicht ist, steigt er auch schnell vertikal auf und verteilt sich auf ungefährliche Mengen in der Höhe. Der brandgefährdete Bereich oberhalb der Drucktanks ist überschaubar gross.
• Blitzschutz: Die Drucktanks sind blitzstromleitfähig. Das heisst, dass diese auch einen direkten Blitzeinschlag ableiten können. Eine Blitzschutzanlage wird dennoch installiert. Dies jedoch primär, um das mit dem Aussensystem verbundene Innensystem vor Schäden durch Blitzeinschläge zu schützen.

Weitere Informationen

HPS Webseite: https://www.homepowersolutions.de/produkt/

Produktbroschüre Picea 2