Neben dem Messegelände in Mainz-Hechtsheim steht die Elektrolyse-Halle des Energieparks Mainz, welche etwa die Größe eines Lebensmittelmarktes hat. In dem Forschungsprojekt wollen Linde, Siemens, Hochschule RheinMain und die Stadtwerke Mainz größere Mengen Wasserstoff mit erneuerbar hergestelltem Strom produzieren. Den Großteil des Stroms liefern vier benachbarte Windenergie-Anlagen.
Die Anlage ist direkt an das Netzanschlusskabel des Windparks angeschlossen. „Wenn Windenergieanlage und Elektrolyse in Betrieb sind, kann auch der Windstrom genutzt werden, sagt Jonas Aichinger, Koordinator des Forschungsprojektes.

Eine Besonderheit ist das von Siemens entwickelte Wasserstoff-Elektrolysesystem: Die Forscher installierten eine hochdynamische PEM-Druckelektrolyse, die sich besonders für hohe Stromdichten eignet und innerhalb von Millisekunden auf große Sprünge bei der Stromproduktion von Wind- und Solaranlagen reagieren kann. Das hilft Engpässe im Stromnetz auszugleichen. Herzstück ist der ionische Verdichter (Abbildung links Mitte) der Wasserstoff-Konditionierung. Flüssiges Salz schmiert, kühlt und dichtet den hydraulisch angetriebenen Kolbenverdichter, ohne den Wasserstoff zu verunreinigen. Das Aggregat wurde für den multivariablen Betrieb mit schnellen Lastwechseln und hohem Teillastwirkungsgrad entwickelt und speist mit zwei Stufen sowohl den Speicherbehälter als auch die Trailer. Eine weitere Besonderheit ist die integrierte Trocknung des Wasserstoffs.

Im Gegensatz zu anderen kleineren Pilotprojekten kann die Anlage eine Leistung von bis zu sechs Megawatt Strom aufnehmen und liefert eine Erzeugungsmenge von 1.000 Kubikmetern Wasserstoff pro Stunde. Damit ist die Anlage die derzeit größte ihrer Art.

Der Wasserstoff lässt sich vor Ort lagern, in Trailer füllen (Bilder links unten) oder zur späteren Strom- und Wärmeerzeugung direkt ins Erdgasnetz speisen. „Im Prinzip kann der aus Strom erzeugte Wasserstoff beliebig lange in Behältern gespeichert werden“, erklärt der Projektkoordinator. Mit Tankwagen können vom Energiepark aus zudem das wachsende Netz an Wasserstoff-Tankstellen beliefert werden, um dann Brennstoffzellen-Fahrzeuge zu betanken.

In einem nächsten Schritt wollen die Forscher nun weitere Tests durchführen. „Wir wollen über einen längeren Zeitraum mit verschiedenen Betriebsbedingungen erproben, wie etwa der hochdynamische Betrieb mit externen Anforderungen aus dem Stromsystem organisiert werden muss“, kündigt Aichinger an. Die Entwickler wollen aber auch die Anbindung der Power-to-Gas-Anlage an die Strombörse und den Markt für Regelenergie erproben. Aichinger dazu: „Welche Strommengen aus welchen Quellen in die Anlage fließen, wird Ergebnis der technisch-wirtschaftlichen Optimierung sein.“