Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Photovoltaik-Hybridsystem mit Brennstoffzelle als Wegweiser für netzferne Energieversorgungssysteme

27.07.2012
25 Jahre Solarstrom auf der Rappenecker Hütte im Schwarzwald
Die Stromversorgung der Rappenecker Hütte mit erneuerbaren Energien zählt zu den Meilenstein-Projekten in der frühen Geschichte des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE. 1987 installierten die Freiburger Forscher auf dem netzfern gelegenen Wandergasthof eine Photovoltaik(PV)-Hybridanlage, die nicht nur eine praktische Lösung für Eigentümer und Pächter, sondern gleichzeitig eine Forschungsstation für netzferne Energieversorgungssysteme wurde.

Mit dem Ziel, zu einer vollständig umweltfreundlichen Energieversorgung zu kommen erfuhr die Anlage sukzessive Erweiterungen. 1990 kam ein Windrad hinzu, 2003 eine Brennstoffzelle, der Einsatz der fossilen Komponente Dieselgenerator konnte immer weiter reduziert werden. Am 27. Juli 2012 feiert die Rappenecker Hütte nicht nur ihr 350-jähriges Bestehen, sondern auch 25 Jahre erfolgreiche Photovoltaik-Geschichte.

Solargenerator auf der Rappenecker Hütte
©Fraunhofer ISE/Foto: Guido Kirsch

Heute geht die Entwicklung von PV-Hybridsystemen über die Einzelhausversorgung hinaus, der Schwerpunkt liegt vor allem auf größeren Inselnetzen in Entwicklungs- und Schwellenländern. »In netzfernen ländlichen Regionen mit solaren Deckungsraten von über 80 Prozent können wir heute die Stromgestehungskosten gegenüber einem Dieselgenerator je nach Randbedingungen sogar halbieren«, erläutert Dr. Matthias Vetter, Abteilungsleiter PV-Inselanlagen und Batteriesystemtechnik.

»Hier auf der Rappenecker Hütte haben wir die 100-Prozent-Versorgung mit erneuerbaren Energien greifbar gemacht, als letzter Baustein fehlt nur der Schritt der Wasserstofferzeugung vor Ort« fügt Institutsleiter Prof. Eicke Weber ergänzend hinzu und schlägt die Brücke zur netzintegrierten PV: »Auch im netzgekoppelten Bereich kostet der Solarstrom heute deutlich weniger als der Strom aus der Steckdose. Zudem können wir die erfreuliche Mitteilung machen, dass die Module auf der Rappenecker Hütte nach 25 Jahren noch deutlich über 80 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung aufweisen.«

Als vor 25 Jahren die von der EU geförderte PV-Anlage (3,8 kWp) auf das Scheunendach der Rappenecker Hütte montiert wurde, machte sie das beliebte Wanderziel Rappenecker Hütte zur ersten mit solar erzeugtem Wechselstrom versorgten Gaststätte Europas. 1990 erhielt die Sonne Verstärkung von einem Windrad (1,8 kW), gefördert durch das Bundesforschungsministerium. 2003 erfolgte ein weiterer Schritt in Richtung nachhaltiger Energieversorgung. Mit Mitteln des Innovationsfonds des regionalen Energieversorgers badenova konnte eine Brennstoffzelle installiert werden. Mit hohem elektrischem Wirkungsgrad, lokal schadstofffrei und leise, wurde mit der wasserstoffbetriebenen Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Brennstoffzelle eine richtungsweisende Zukunftstechnik installiert, so dass die Nutzung des Dieselgenerators (12 kW) weiter reduziert werden konnte. Wieder nahm die Rappenecker Hütte eine Vorreiterrolle ein und wurde Wegbereiter für Systeme in der ganzen Welt.

Zum Jubiläum 25 Jahre Solarstrom auf der Rappenecker Hütte stellt die Firma FutureE 2012 eine neue Brennstoffzelle (4 kW) samt Peripherie kostenlos zur Verfügung. Mit einem Wirkungsgrad von 55 Prozent ist das Brennstoffzellensystem erheblich effizienter als ein Dieselgenerator, der maximal 15 Prozent erreicht. Der Primärenergieeinsatz kann so mehr als halbiert werden. Brennstoffzellen sind sehr wartungsarm. Damit entfallen die hohen Kosten für die Wartung der Dieselgeneratoren. Zudem ist gerade in ökologisch sensiblen Bergregionen die Reduzierung der Grundwasser- und Umweltgefährdung durch den Austritt von Diesel vor allem beim Transport wichtig. Bei der hier verwendeten Brennstoff-zelle wird Wasserstoff aus Gasflaschen (Energieinhalt einer Flasche 26 kWh) eingesetzt. Seit 2003 stellt die Firma basi Schöberl den Wasserstoff kostenlos zur Verfügung. Der Dieselgenerator bleibt als Notreserve in der Anlage.

In einer Brennstoffzelle werden Wasserstoff und Sauerstoff kontrolliert und mit hohem elektrischem Wirkungsgrad in Strom umgewandelt, wobei auch die entstehende Wärme genutzt werden kann. Die PEM-Brennstoffzelle wird mit reinem Wasserstoff und Luftsauerstoff betrieben. Langfristig besteht die Option und Notwendigkeit, Wasserstoff aus regenerativen Energiequellen bereit zu stellen und damit den Ausstoß klimaschädigender Stoffe auf Null zu senken.

Heute wird der Jahresstromverbrauch von 4000 kWh der Rappenecker Hütte, die in den Wintermonaten geschlossen ist, zu rund 65 Prozent von der Photovoltaik gedeckt. Der Windkraftanteil beträgt circa 10 Prozent und der Brennstoff-zellenanteil etwa 25 Prozent. Interessierte Wanderer und Mountainbiker können das Zusammenspiel von Photovoltaik-anlage, Windkraftanlage und Brennstoffzelle in »gläsernen« Technikräumen mit Erläuterungstafeln kennenlernen.

Karin Schneider | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ise.fraunhofer.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht DFKI-Roboter erkunden autonom Lavahöhlen auf Teneriffa
21.11.2017 | Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI

nachricht Digitale Messtaster von WayCon – höchst präzise und vielseitig einsetzbar
14.11.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie