Synergien zwischen Brennstoffzellenfahrzeug und solarer Gebäudetechnik

In dieser Arbeit werden Synergien zwischen zwei Anwendungsbereichen der Brennstoffzelle - Haushalts-Blockheizkraftwerk und Kraftfahrzeugantrieb - aufgezeigt, indem ein System bestehend aus Brennstoffzellenfahrzeug und Niedrigenergiehaus mit thermischer und photovoltaischer Solartechnik durch Computersimulation untersucht wird. Dies umfasst eine Konzepterstellung mit Komponentenauswahl, Modellbildung und Simulation sowie eine Auswertung nach technischen, praktischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Dabei wird die Machbarkeit von Kraft-Wärme-Kopplung, vollständig solarer Energieversorgung eines Einfamilienhauses durch die Unterstützung der Brennstoffzelle sowie saisonaler Speicherung von Energie in Wasserstoff durch Elektrolyse gezeigt, bis hin zur Nutzung überschüssiger solarer Energieerträge für Mobilität.

Einen wesentlichen Teil der Arbeit machen Dimensionierung und Auslegung des Systems aus. In der Simulation reichen ein Minimum von 13 m 2 Solarkollektorfläche und 9,2 kWpeak Photovoltaik für die autarke Versorgung eines Vierpersonenhaushaltes einschliesslich Brennstoffzellenfahrzeug aus. Dabei werden ein Brennstoffzellenmodul für den Fahrzeugeinsatz und die Kraft-Wärme-Kopplung sowie ein Elektrolyseur zur Wasserstofferzeugung genutzt. Das so erstellte System ist modular, schrittweise einsetzbar und skalierbar.

Das Konzept stellt einen Beitrag zur Entwicklung von Technologien für den Einsatz erneuerbarer Energien sowie zur kohlendioxidfreies verteilten Generation von Energie für Haushalte und Individualverkehr. Bei flächendeckendem Einsatz in allen Haushalten können damit 43,2% des Endenergiebedarfs in Deutschland gedeckt werden.