Kleinwindanlagen produzieren Wasserstoff für den Eigenbedarf

Warning: Undefined variable $output in /homepages/33/d267726697/htdocs/clickandbuilds/energyload/wp-content/plugins/wordpress-plugin-for-simple-google-adsense-insertion/WP-Simple-Adsense-Insertion.php on line 72

Kann künftig jeder grünen Wasserstoff im eigenen Garten herstellen? Ja, sagen Experten des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP. Gemeinsam mit Partnern entwickeln sie eine effiziente Kleinwindanlage und neuartige Speichertanks, die auch Privathaushalte nutzen können.

Grüner Wasserstoff für den Eigenverbrauch

Privathaushalte verbrauchen für Strom und Wärme fast ein Viertel der gesamten Energie in Deutschland. Die Hälfte dieser Energie stammt aus Erdgas und Erdöl. Das muss sich ändern: „Hier ist aus erneuerbaren Energien gewonnener Wasserstoff als Energieträger zukünftig vielfach besser geeignet“, sagt Prof. Holger Seidlitz. Er leitet beim Fraunhofer IAP in Wildau den Forschungsbereich „Polymermaterialien und Composite PYCO“. Gleichzeitig ist er Leichtbau-Spezialist an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg.

Mit seinem Team und einem Industriepartner arbeitet Seidlitz an einer Windkraftanlage, die klein genug ist, dass sie sich auch Privatpersonen in den Garten stellen können. Sie soll den Strom für einen kleinen Elektrolyseur liefern, der Wasserstoff produziert. Um das Gas anschließend zu speichern, entwickelt das Team auch einen neuartigen Wasserstofftank aus Faserbundwerkstoffen. Der selbst produzierte Wasserstoff kann beispielsweise eine Brennstoffzelle im Haus versorgen, die zugleich Wärme und Strom erzeugt. Auch Wasserstoffautos könnten so direkt zuhause betankt werden.

Auch für windschwache Regionen

Das System ist laut Seidlitz lein und sehr effizient. Die Leichtbau-Experten haben einen neuen Propeller entwickelt, der sich schon bei wenig Wind anfängt zu drehen. Denn in der Lausitz, wo das Projekt beheimatet ist, weht der Wind natürlich schwächer als etwa im Norden. „Wir haben das Design der Rotorblätter daran angepasst und ihre Masse im Vergleich zu herkömmlichen Kleinwindanlagen um rund 30 Prozent verringert“, erklärt der Maschinenbau-Ingenieur Marcello Ambrosio, der das Projekt am Fraunhofer IAP betreut.

Der neue Rotor hält aber auch Starkwinden stand: Die Rotorblätter verbiegen sich bei Sturm elastisch und drehen sich aus dem Wind. Auf diese Weise drosselt die Anlage selbst ihre Geschwindigkeit und nimmt keinen Schaden. Das Team wird die Kleinwindanlagen in den nächsten Monaten im Freiland testen.

Herstellung über 3D-Druck

Bei der Herstellung der Rotoren kommt ein industrieller 3D-Drucker zum Einsatz, der Objekte bis zu einer Größe von zwei mal zwei Metern herstellen kann. So entstand eine Kunststoffform, mit der die Schwachwind-Rotoren dann aus Faserverbund hergestellt werden. Auch dabei kommt modernste Technik zum Einsatz, so dass es – im Vergleich zum Verlegen per Hand – weniger Überlappungen gibt und die Maße deutlich reduziert werden können.

Leichter und sicherer Wasserstofftank

Auch der neue Wasserstofftank basiert auf Leichtbautechnik. Eigentlich bestehen die großen Wasserstofftanks für die Industrie aus druckfesten Stahlbehältern. Das ist allerdings wenig praktikabel für Privathaushalte, wo leichte Tanks aus Carbonfaser-Verbunden wesentlich sinnvoller sind. Solche Tanks sind materialsparender, handlicher und für mobile Anwendungen geeignet. Voraussetzung ist allerdings, dass die Tanks sehr sicher sind und kein Wasserstoff entweichen kann. Denn dieser kann mit Luftsauerstoff ein explosives Gemisch bilden.

Die Lösung sind Karbonfaserstreifen, die auf einen zylindrischen Körper aufgewickelt werden und mit Kunstharz getränkt werden. Sie härten anschließend zu einem Tank aus, der viele Hundert Bar Druck aushält. Um mögliche Leckagen zu entdecken, werden zudem Sensoren in den Behälter eingebaut. Mittels 3D-Druck lassen sich kleine elektronische Bauteile in die Tankwand integrieren – ein Frühwarnsystem, das für den Einsatz bei Privatkunden besonders wichtig ist.

Chance für die Lausitz

Das Projekt ist nicht nur ein Baustein für die Energiewende, die stark auf grünem Wasserstoff basiert. Es ist auch eine Chance für die Region Lausitz, die durch den Kohleausstieg vom Strukturwandel geprägt ist. Das effiziente Kleinwindrad und der Leichtbautank sind zwei Entwicklungen, die Wertschöpfung in die Region holen können. Voraussetzung ist natürlich, dass die Windkraftanlage tatsächlich effizient genug ist, damit sich die Investition für Privathaushalte rechnet. Denn bisher scheiterten die meisten Kleinwindanlagen genau daran.

Quellen / Weiterlesen