Antragsteller: X2E System Engineering GmbH
Förderkennzeichen: EP201233
Laufzeit: 01/2023 – 08/2024
Motivation
Ziel des Projekts H2E war die Entwicklung und Erprobung eines intelligenten Energiemanagementsystems (EMS) für Wasserstoffsysteme. Angesichts der Komplexität und der dynamischen Anforderungen von Wasserstoffsystemen – von der Erzeugung über Speicherung bis zur Rückverstromung – bestand die Kernmotivation in der Schaffung einer flexiblen und effizienten Steuerungslösung. Diese soll die Planung und den Betrieb solcher Anlagen, insbesondere im Hinblick auf die Integration erneuerbarer Energien und die Optimierung des Energieflusses, vereinfachen.
Wasserstoffpilotanlage
Zur Erprobung des EMS wurde die Wasserstoffpilotanlage (Abb. 1) von Grund auf geplant und in einem 10-Fuß-Container installiert, ergänzt durch einen externen Armaturenschrank für die Fluidtechnik und zentrale Sensorik. Den Kern der Anlage bilden ein AEM-Elektrolyseur zur Wasserstofferzeugung inklusive einer nachgeschalteten Trocknereinheit. Zur Verdichtung und Speicherung des Wasserstoffs bei bis zu 300 bar dienen ein Kompressor und ein Flaschenbündel, unterstützt von einem Pufferspeicher. Die Rückverstromung des gespeicherten Wasserstoffs erfolgt mittels einer Brennstoffzelle.
Energiemanagementsystem
Das entwickelte Energiemanagementsystem (EMS, Abb. 2) bildet die zentrale Steuerungsinstanz und damit das „Gehirn“ der Wasserstoffpilotanlage. Seine Architektur gliedert sich in zwei Hauptkomponenten: eine Service-Komponente (mit zentraler Datenbank, REST-API, React-basiertes Web-Frontend zur Systemkonfiguration) und eine Kunden-Komponente (mit lokaler Datenbank, REST-API, Multi-Plattform-App zur Überwachung und Steuerung durch Endanwender). Das EMS zeichnet sich durch hohe funktionale Flexibilität aus, insbesondere durch die herstellerunabhängige Abstraktion, Integration und Nutzbarmachung von Modbus-fähigen Geräten verschiedenster Typen. Die Steuerung der Energieflüsse erfolgt über individuell definierbare Trigger-Mechanismen, bestehend aus Sensor, Grenzwert und zugeordneter Aktion. Diese Trigger bilden die Entscheidungslogik des EMS und ermöglichen eine adaptive, zustandsabhängige Reaktion auf variable Betriebsbedingungen. Als Hardwareplattform dient ein Mini-PC, der in enger
Kopplung mit der H2-System Control Unit betrieben wird, um eine direkte, reaktionsschnelle Anlagensteuerung sicherzustellen.
Fazit & Ausblick
Die Entwicklung und Integration des Energiemanagementsystems in die Wasserstoffpilotanlage wurden erfolgreich abgeschlossen.
Sämtliche Funktionen konnten wie geplant realisiert und im Zusammenspiel mit der Anlagentechnik in Betrieb genommen werden. Die modulare und flexible Systemarchitektur ermöglicht eine effiziente, skalierbare Steuerung und durchgängige Überwachung des gesamten Wasserstoffprozesses. Perspektivisch übernimmt das EMS eine zentrale Rolle bei der Integration zukünftiger
Wasserstoffanlagen, um den Einsatz grüner Energie zu optimieren.
