Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erprobt den Einsatz von Wasserstoffautos als mobile Kraftwerke. Das DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart entwickelt eigenen Angaben zufolge Verfahren, wie sich die Energieflüsse zwischen Fahrzeugen, Verbrauchern und Verteilernetzen koordinieren lassen. Die DLR-Forscher erproben dies mit Hilfe eines umgebauten Wasserstoffautos. Dafür haben sie die Brennstoffzelle des Fahrzeugs mit externen Anschlüssen ausgestattet.
Die Zelle des Testautos besitzt einen 230-Volt-Anschluss mit einer Leistung von zwei Kilowatt. Daran lassen sich handelsübliche Elektrogeräte oder Werkzeuge anschließen. Ein weiterer Stromanschluss mit 400 Volt Gleichspannung am Hochvoltsystem ist für höhere elektrische Leistungen vorgesehen. Mit seinem Tankinhalt von 6,3 Kilogramm Wasserstoff kann das Fahrzeug rund 100 Kilowattstunden Strom erzeugen. Das entspricht ungefähr dem durchschnittlichen Verbrauch eines Einpersonenhaushalts pro Monat. In den Brennstoffzellen entsteht dabei Abwärme. Mit aktuell 20 Kilowatt Wärme- und elektrischer Leistung lässt sich mit dem Fahrzeug bereits ein modernes Haus beheizen.
Wasserstoffautos können die Sektorenkopplung unterstützen
Die Sektorenkopplung ist ein Schlüssel für eine erfolgreiche Energiewende. Je mehr Bereiche regenerative Energien gewinnen, austauschen oder speichern, desto sicherer und flexibler lässt sich eine nachhaltige Energieversorgung mit erneuerbaren Energien umsetzen. „Die Brennstoffzellen von Wasserstoffautos können die Sektorenkopplung unterstützen, indem sie bei Bedarf Strom und Wärme in stationäre Verteilernetze einspeisen. Wir forschen daran, wie sich diese Energieflüsse aufeinander abstimmen lassen. Entscheidend sind die vorhandene Energiemenge und die momentane Leistung des Verteilernetzes. Im Idealfall laufen Angebot und Nachfrage synchron“, erklärt Tobias Schneider, der das Projekt Sektorenkopplung am DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte leitet.
„Hierzu müssen Energielieferant und Energieverbraucher Daten und Informationen austauschen. Das gilt für Batterie- und Wasserstoffautos ebenso wie für mobile und stationäre Verbraucher“, so Schneider. Die DLR-Wissenschaftler entwickeln hierfür geeignete Datenformate und Schnittstellen. Herausfordernd ist, welche Daten relevant sind und wie diese sich übertragen lassen. Vernetzte Ladestationen für E-Pkw benötigen andere Informationen als Wasserstofftankstellen. Für den Wärmeaustausch gibt es noch keine Standards.
Datenaustausch steuert Energieflüsse
Um diesen Energieaustausch in der Praxis zu erproben, haben die DLR-Forscher die Brennstoffzelle eines Wasserstoffautos mit zusätzlichen Stromanschlüssen und einem Wärmetauscher ausgestattet. So lassen sich die Energieflüsse zwischen Versuchsfahrzeug, angeschlossenen Verbrauchern und Verteilernetzen in alltäglichen Situationen untersuchen. Sensoren und Steuergeräte messen und protokollieren die Strom- und Wärmeabgabe. Daraus kann das Team um Tobias Schneider Rückschlüsse ziehen, wie sich die Energieflüsse bei der Sektorenkopplung im großen Maßstab optimal steuern lassen.
„Mit ‚grünem‘ Wasserstoff wird unser Wasserstoffauto zum klimaneutralen Mini-Kraftwerk“, erklärt Schneider. „Solche Fahrzeuge können auch als mobile Stromquelle oder Heizung dienen, beispielsweise auf Campingplätzen oder bei Veranstaltungen. In Notfällen, nach Erdbeben oder Überschwemmungen lässt sich damit eine lokale Stromversorgung herstellen.“
Brennstoffzellenfahrzeuge können als dezentrale Wasserstoffspeicher dienen
Die DLR-Forscher haben Brennstoffzellenfahrzeuge zudem als dezentrale Wasserstoffspeicher im Blick. In Privathaushalten lässt sich beispielsweise mit Solarstrom und Elektrolyse lokal Wasserstoff gewinnen. „Mit diesem lassen sich die Wasserstoffautos klimaneutral an der heimischen Zapfsäule wieder auftanken“, so Schneider.