IEA DHC Annex XIV Projekt 06: HY2HEAT „Nutzung von Abwärme aus der Elektrolyse in Fernwärmnetzen“

Wasserstoff wird eine zentrale Rolle in einem zukünftigen klimaneutralen Energiesystem spielen. Er wird vor allem durch Elektrolyse erzeugt werden, und es sind weltweit erhebliche Produktionskapazitäten geplant. Etwa ein Drittel des Stroms, der zur Erzeugung des Wasserstoffs verwendet wird, wird als Wärme verloren gehen. Daraus könnte sich bis 2050 eine künftige Abwärmemenge von 4000 TWh (800 GWth bei 5000 Volllaststunden) weltweit ergeben, verglichen mit 3200 TWh weltweitem Fernwärmebedarf im Jahr 2014. Ein Potenzial, das als Wärmequelle für Fernwärmenetze in Betracht gezogen werden muss.

Wasserstoff kann direkt zur Deckung des Spitzenlastbedarfs und/oder in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK), einschließlich Brennstoffzellen, zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Dies sind jedoch offensichtliche Anwendungen von Wasserstoff und liegen daher außerhalb des Rahmens dieses Projekts. HY2HEAT konzentriert sich auf die Nutzung der Abwärme von Elektrolyseuren für die Warmwasserbereitung.

Das Ziel von HY2HEAT ist

1. die technisch-wirtschaftlichen Synergien der Integration von Elektrolyse-Abwärme in Warmwassersysteme zu analysieren (einschließlich der Bewertung der Rolle und der erwarteten Mengen),
2. die besten technischen Lösungen für die Erfassung und Aufbereitung der Elektrolyseabwärme für die Nutzung in Warmwassernetzen zu bewerten und
3. Ableitung eines praktischen Leitfadens für die Betreiber von Warmwassersystemen zur Erschließung des Potenzials und seiner technischen Integration.

Ergebnisse

• Schätzung der erwarteten Elektrolysekapazität in allen IEA-DHC-Mitgliedsländern, mit detaillierteren Analysen für Österreich, Norwegen und Estland (Projektpartnerländer).
• Quantifizierung der Kongruenz und des Missverhältnisses zwischen dem Abwärmeangebot der Elektrolyse und dem Bedarf an Warmwasserbereitung in Bezug auf Elektrolyseurtechnologie, Zeit, Standort und technische Anforderungen.
• Ausarbeitung von drei konkreten Anwendungsfällen und deren technisches Design, technisch-ökonomische Vorteile und Geschäfts-/Kollaborationsmodell.
• Ermittlung von Best Practices für die technische Integration: Bewertung optimaler Ansätze für die Wärmeerfassung bei höchstmöglicher Temperatur zusammen mit Elektrolyseur-Lieferanten und Ableitung optimaler Kombinationen von Wärmeaufbereitungstechnologien und thermischen Speichersystemen.
• Durchführung einer technisch-wirtschaftlichen Bewertung der reinen Wasserstoffkosten und der Wasserstoff- und Wärmekosten in einer gekoppelten Produktion aus der Sicht der Elektrolyseure (d. h. Aufzeigen der Vorteile, die sich aus der Integration von Wärmepumpen ergeben) und der Betreiber von Wärmepumpen.
• Durchführung einer Umfrage zur aktuellen Wahrnehmung: Perspektive der Betreiber von Wasserkraftwerken und der erwarteten Betreiber von Elektrolyseanlagen über die wahrgenommene Relevanz einer künftigen Zusammenarbeit, erwartete Hindernisse und die Wettbewerbsfähigkeit mit anderen Wärmequellen.

Österreich (lead), Norwegen und Estland

Projektleiter

Dr. Simon Moser
Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz (EI-JKU)
Altenberger Straße 69, 4040 Linz
E-Mail: moser@energieinstitut-linz.at

Projektpartner