Ausgangssituation – Problematik - Motivation

„Grüner Wasserstoff“ ist immer noch teurer als „grauer Wasserstoff“. Zudem sind die Transportkosten von H2 zu Tankstellen ein maßgeblicher Preistreiber. H2 aus PV-Strom zu erzeugen, und zwar am Ort des Bedarfs bzw. der Möglichkeit öffnet eine prädestinierte Lösung um zB überschüssigen Strom aus PV Anlagen effizient für die H2-Herstellung zu verwenden. Als Problematik, aber auch als Chance sehen wir auch die derzeit großen Potentiale im Bereich der Dezentralisierung der Energieerzeugung, der Effizienzsteigerung im Sinne des Energiemanagements, sowie das praxisorientiert schwach erforschte Feld, Systeme basierend auf KI-Technologien (künstliche Intelligenz) einzusetzen, um eben speziell die Verteilungs- und Nutzungseffizienz zu optimieren. Motivierend kommt hinzu, dass gerade im Bereich der Brennstoffzellen und der Wasserstofferzeugung die Märkte und Anwendungsbedürfnisse weltweit immer größer werden – besonders rund um die Nutzung von grünem Wasserstoff. Es bietet sich förmlich an, an PV-Standorten auch eine H2-Tankstelle zu installieren, um überschüssigen Strom für Wasserstoffanwendungen dezentral bereitstellen zu können. Dies ist jedoch nur dann effizient langfristig tragbar, wenn technologische Managementintelligenzen mit eingebunden werden.

Ziele – Innovation vs Stand der Technik - Ergebnisse

Ziel dieses Projektvorhabens ist eine intelligente direkt gekoppelte solare Wasserstofftankstelle bestehend aus

(1) der (regenerativen) Energiequelle (Photovoltaikanlage) – bereits vorhanden

(2) einer PEM-Elektrolyse hohen Wirkungsgrades und Lebensdauer,

(3) sowie einem KI-Prediction- & Steuerungsmodul

Dabei soll die, aus regenerativen Energiequellen, gewonnene Energie mittels Elektrolyse in Form von Wasserstoff erzeugt, zwischengespeichert und eine Betankungsanlage gespeist werden. Durch intelligente Steuerung auf Basis des KI-Prediction-Systems soll dabei eine effiziente und bedarfsgerechte Kopplung, mit der Möglichkeit diese autark betreiben zu können, mit der Energieversorgungsinfrastruktur hergestellt werden. Im Zuge dieses Projektvorhabens sollen dabei ein konkreter Usecase dazu dienen, um einerseits die dynamischen Modelle zu verifizieren und andererseits das (hohe) Verwertungspotential zu unterstreichen. Einbindung eines (Selbst-) Optimierungsalgorithmus in den Regelungsablauf des Energiesystems unter Berücksichtigung von Lastmanagement, Wetterprognose und Angebot und Nachfrage (Spot Markt). Durch die schwankende Eingangsleistung beim Einsatz von erneuerbaren Energiequellen, also der volatilen Belastung des Elektrolyseurs, welche auch eine hohe Anzahl an Start/Stopp-Zyklen mit sich bringt, wird der Elektrolyseur zusätzlich belastet und die Lebensdauer eingeschränkt. Das KI-System soll diesen Stand-der-Technik erweitern und gilt damit auch als zentraler USP in Kombination mit dieser H2-Tankstelle. Als Ergebnis sehen wir eine H2-Tankstelle hohen Wirkungsgrades (neuer PEM-Satck), betrieben mit PV-Strom unter dem Management des KI-Prediction- & Steuerungssystems, welches wir mindestens 6 Monate im Echtbetrieb betreiben um daraus wissenschaftliche und betriebstechnische Grundlagen für die Marktgangvorbereitungen zu generieren.