Welche Rolle spielen PEM-Brennstoffzellen bei der Stromerzeugung vor Ort?

Da die Industrie weiterhin nach nachhaltigen Energielösungen strebt, besteht eine steigende Nachfrage nach Wasserstoff als Energiequelle, einschließlich der Verwendung von Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEM). Eine Anwendung, die PEM-Brennstoffzellen im Blick hat, ist die stationäre Stromerzeugung vor Ort.

Aggregate: traditionelle Stromerzeugung vor Ort

Der Begriff „Genset“ bezieht sich auf ein Stromaggregat, eine kompakte Einheit bestehend aus einem Motor und einem elektrischen Generator. Seine Hauptaufgabe besteht darin, effizient Strom zu erzeugen. Sie sind vielseitige Stromquellen und ihre Hauptanwendung ist die Stromerzeugung vor Ort. Dazu gehören Backup-, Fern- und Zusatzstromversorgung.

Herkömmliche Stromaggregate verwenden einen Verbrennungsmotor, der mit Diesel, Erdgas oder anderen nicht emissionsfreien Kraftstoffarten betrieben wird. Der Motor arbeitet mit dem elektrischen Generator zusammen und wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Obwohl sie für die Stromerzeugung vor Ort äußerst effizient sind, veranlasst ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen Kunden und politische Entscheidungsträger dazu, nach emissionsfreien Alternativen zu suchen.

Die steigende Nachfrage nach nachhaltiger Energie vor Ort

Die Stromerzeugung ist derzeit die weltweit größte Quelle von Kohlendioxid (CO2)-Emissionen. Um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu vermeiden, ist daher ein Ausstieg aus der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen erforderlich.
 

Zur gleichen Zeit, das Internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert, dass der weltweite Strombedarf in den nächsten drei Jahren schneller wachsen wird, da der Übergang zu sauberer Energie an Fahrt gewinnt.

Ein Weg zur dekarbonisierten stationären Stromerzeugung sind PEM-Brennstoffzellen (PEMFC), die bei Nutzung von Wasserstoff als Energiequelle am Einsatzort kohlenstofffreien Strom erzeugen. Da es keine Verbrennung oder schädliche Emissionen gibt, entfallen die mit der Stromerzeugung verbundenen Umweltauswirkungen. Dies macht PEMFC zu einer bevorzugten Alternative zu herkömmlichen Stromaggregaten.

 

Stationäre Anwendungen für PEM-Brennstoffzellen

Stationäre Energieanwendungen lassen sich in zwei Kategorien einteilen: hinter dem Zähler und vor dem Zähler.

Hinter dem Zähler

Bei „Behind-the-Meter“-Anwendungen (BTM) handelt es sich um die Installation von Energielösungen auf der Kundenseite des Stromzählers. PEMFC bietet Unternehmen und Privathaushalten eine einsatzbereite, emissionsfreie Alternative zur Stromversorgung von Diesel- oder Erdgasaggregaten. PEMFC kann auch verwendet werden, um Spitzenstrompreisrisiken zu reduzieren und so die Abhängigkeit vom Netz zu verringern und gleichzeitig Übertragungs- und Verteilungsverluste zu minimieren.

Beispiele für Anwendungen hinter dem Messgerät sind:

• Gewerbe- und Industrieanlagen: Unternehmen setzen zunehmend PEM-Brennstoffzellen ein, um ihre Betriebe anzutreiben. Von Produktionsanlagen bis hin zu Rechenzentren stellen Brennstoffzellen eine stabile und saubere Energiequelle dar und tragen sowohl zu Kosteneinsparungen als auch zum Umweltschutz bei. Industrieanlagen, die bereits Wasserstoff im Betrieb nutzen, sind eine ideale Anwendung für stationäre PEM-Brennstoffzellen. 
• Ladestationen für Elektrofahrzeuge: Der Aufstieg von Elektrofahrzeugen erfordert eine robuste Ladeinfrastruktur. PEM-Brennstoffzellen spielen eine entscheidende Rolle bei der kontinuierlichen und zuverlässigen Stromversorgung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge, sorgen für einen reibungslosen Betrieb und fördern die Einführung sauberer Transportmittel.
• Wasserstofftankstellen: Da Wasserstoff als sauberer Kraftstoff für verschiedene Anwendungen, einschließlich des Transportwesens, an Bedeutung gewinnt, werden PEM-Brennstoffzellen für die Wasserstoffproduktion vor Ort unverzichtbar. Diese Tankstellen tragen zum Ausbau der Wasserstoffwirtschaft bei und unterstützen eine emissionsfreie Mobilität.

Vorderseite des Messgeräts

Bei Front-of-the-Meter-Anwendungen (FTM) handelt es sich um den groß angelegten Einsatz von PEM-Brennstoffzellen direkt in der Versorgungsinfrastruktur. Dieser Ansatz bietet Versorgungsunternehmen eine emissionsfreie Alternative zu Spitzenkraftwerken, die fossile Brennstoffe nutzen.

Beispiele für Front-of-the-Meter-Anwendungen sind:

• Umspannwerke: Ebenso wie Industrieanlagen können Versorgungsunternehmen und unabhängige Stromerzeuger Brennstoffzellen als emissionsfreie und schaltbare Lösungsalternativen zu Dieselaggregaten in Umspannwerken nutzen. Da Energieversorger weiterhin in Wasserstoffproduktionsanlagen investieren, wird der Übergang zu PEMFC für die Stromerzeugung vor Ort immer sinnvoller. 
• Peaker-Pflanzen: Energieversorger können auch die Gesamtemissionen aus dem Netzstrom reduzieren, indem sie Brennstoffzellen anstelle von Erdgas oder anderen Spitzenkraftwerken mit fossilen Brennstoffen einsetzen.

Der Accelera-Vorteil: Infrastruktur und Technologiebereitschaft

Wenn gewerbliche, industrielle und Versorgungskäufer von Vor-Ort- und Spitzenstromlösungen aufgefordert werden, auf nachhaltigere Energie umzusteigen, müssen sie bei der Einführung häufig Hürden überwinden. Zwei davon sind Infrastruktur und Technologiebereitschaft. Herkömmliche Stromaggregate gibt es schon seit mehr als einem Jahrhundert, daher ist ihre Infrastruktur bereits vollständig vorhanden, um den Strombedarf zu decken, und die Technologie erzeugt nachweislich zuverlässig und effizient Strom.

Die drei Hauptvorteile der Accelera™ by Cummins PEM-Brennstoffzellentechnologie sind:

• Basierend auf jahrzehntelanger Erfahrung bei der Verpackung von Brennstoffzellen und Stromerzeugern.
• Kann nahtlos in die bestehende traditionelle Aggregate-Infrastruktur integriert werden.
• Gut geeignet für die Skalierung auf größere Stromknoten, um wachsenden Kundenanforderungen gerecht zu werden.
   

Um die Technologiebereitschaft sicherzustellen, arbeitet Accelera eng mit dem Stromerzeugungsgeschäftssegment von Cummins Inc. und anderen Integrationspartnern zusammen. Accelera nutzte das gemeinsame Fachwissen im Bereich der herkömmlichen Aggregateverpackung und baute ein skalierbares Framework auf, in dem mehrere Brennstoffzellen-Leistungsmodule in Racks zu Blöcken konfiguriert werden können. Diese Racks ermöglichen zusammen mit Stromkonditionierung, Energiespeicherung und anderer innovativer Steuerungshardware und -software eine nahtlose Integration in die bestehende Generatorinfrastruktur.

Da die stationären PEMFC-Lösungen von Accelera eine nahtlose Integration ermöglichen, können Gewerbe-, Industrie- und Versorgungsunternehmen jetzt getrost auf die dekarbonisierte Stromerzeugung umsteigen. Sie müssen vor dem Wechsel nicht auf die Einrichtung einer neuen oder zusätzlichen Infrastruktur warten.

Ein globaler Partner

Da immer mehr Unternehmen Maßnahmen ergreifen, um ihre Emissionen weltweit auszugleichen, wird die Integration der PEM-Brennstoffzellentechnologie in die Stromerzeugung im großen Maßstab immer häufiger. Unser umfangreiches Partnerschaftsnetzwerk aus Wasserstofflieferanten, Integratoren und EPCs weltweit stellt sicher, dass Accelera in der Lage ist, reibungslose Übergänge vom Traditionellen zum Nachhaltigen zu ermöglichen. 

Die Stromerzeugung unterliegt weltweit unterschiedlichen Vorschriften und Standards. Aber mit einem umfassenden Verständnis dieser vielfältigen Energielandschaften, Vorschriften und Herausforderungen verfügt Accelera über das Fachwissen und die Größe, um maßgeschneiderte und konforme Lösungen für eine sauberere, grünere Zukunft anzubieten.