Wasserstoffsystem

Das Modul “Daten Wasserstoffsystem“ dient zur Abbildung der technischen und energetischen Eigenschaften eines Wasserstoffsystems, bestehend aus Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher und Brennstoffzelle. Die Eingabe erfolgt über definierte Parameter, die die Leistung, Effizienz und Betriebsweise der Komponenten beschreiben.

Elektrolyseur

Der Elektrolyseur wird zur Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser eingesetzt. Für den Betrieb sind elektrische Energie, Wasserzufuhr und die Definition von Betriebsparametern wie Wirkungsgrad und Lastprofil erforderlich.

Allgemeine Angaben

• Status: Aktiviert den Elektrolyseur im System
  → “aktiv“ einsetzen

• Bezeichnung: Freie Namenswahl für den Elektrolyseur
  → Einheitlich für alle Szenarien

Leistungsdaten

• Leistung elektrisch max: Gibt die maximale elektrische Leistung in kW des Elektrolyseurs an.

• Leistung elektrisch min: Gibt die minimale elektrische Leistung in kW des Elektrolyseurs an

• Wirkungsgrad Brennstoff: Gibt an, wie effizient Strom in Wasserstoff umgewandelt wird

• Wirkungsgrad thermisch: Gibt an, wie effizient Strom in Wärme umgewandelt wird

• Strombezug: Der Elektrolyseur kann wahlweise mit Strom aus verschiedenen Quellen betrieben werden, je nach Verfügbarkeit und Anwendungsfall.

Eigenstrom: Nutzung ausschließlich lokal erzeugter elektrischer Energie (z. B. aus PV oder BHKW)

Netzbezug: Versorgung ausschließlich über das öffentliche Stromnetz.

Eigenstrom + Netzbezug: Kombination aus lokal erzeugtem Strom und Netzstrom zur Deckung des Bedarfs.

Energetische Outputs

• Brennstoffoutput: Menge des erzeugte Wasserstoffs basierend auf dem Brennstoffwirkungsgrad → Wichtig für die Kopplung mit dem Wasserstoffspeicher

• Abwärmeoutput: Thermische Energie, die als Nebenprodukt entsteht
  → kann zur Wärmeversorgung genutzt oder abgeführt werden

Betriebsparameter

• Mindestlaufzeit: Definiert Mindestzeiten für Betrieb

• Abschaltzeit: Definiert Mindestzeiten für Abschaltung

• Betriebskosten pro kWh: Variable Betriebskosten bezogen auf die Wasserstoffproduktion (z. B. Wartungskosten in ct/kWh).

• Betriebskosten pro Betriebsstunde: Fixe Kosten pro Betriebsstunde (in ct/Bh)

Speicher Brennstoff

Das Modul "Speicher Brennstoff" dient zur Abbildung eines allgemeinen Brennstoffspeichersystems, das als Zwischenspeicher für erzeugte oder zu verbrauchende Energieträger fungiert. Ergänzend kann damit auch ein Wasserstoffspeicher modelliert werden. Die Eingabe erfolgt über technische Parameter wie Energieinhalt, Leistung und Stoffströme.

Allgemeine Angaben

• Status: Aktiviert den Brennstoffspeicher im System
  → “aktiv“ einsetzen

• Bezeichnung: Freie Namenswahl für den Speicher
  → Einheitlich für alle Szenarien

Energetische Eigenschaften

• Energie / Kapazität: Gibt die Energiemenge an, die im Speicher enthalten ist
  → Dichte des Wasserstoffs 70,8 kg/m³: die Physikalische Dichte zur Berechnung der Energiemenge

• Leistung: Maximale Lade-/Entladeleistung des Speichers
  → “-1” eintragen=> Dies wird vom System als „nahezu unbegrenzt (=1 GW)“ interpretiert.

Stoffströme

• Input: Gibt an, aus welcher Quelle der Brennstoff in den Speicher gelangt
  → z. B. “Brennstoff 2“

• Output: Gibt an, wohin der gespeicherte Brennstoff abgegeben wird
  → z. B. “Brennstoff 2“

Brennstoffzelle

Das Modul “Brennstoffzelle“ dient zur Abbildung der Rückverstromung von Wasserstoff in elektrische und thermische Energie. Die Eingabe erfolgt über technische Parameter wie Leistung, Wirkungsgrade und Betriebsbedingungen.

Allgemeine Angaben

• Status: Aktiviert die Brennstoffzelle im System
  → “aktiv“ einsetzen

• Bezeichnung: Freie Namenswahl für die Brennstoffzelle
  → Einheitlich für alle Szenarien

Leistungsdaten

• Leistung elektrisch max/min: Gibt die maximale und minimale elektrische Leistung der Brennstoffzelle an.
  → z. B. 40 kW / 20 kW
  → “-1” eintragen→ Dies wird vom System als „nahezu unbegrenzt (=1 GW)“ interpretiert.

• Wirkungsgrad elektrisch max/min: Gibt die Effizienz der Stromerzeugung bei maximaler und minimaler Leistung an.
  → z. B. 42% / 42%

• Wirkungsgrad thermisch max/min: Gibt die Effizienz der Wärmegewinnung bei maximaler und minimaler Leistung an
  → z. B. 57% / 57%

Stoffströme & Energieverwendung

• Brennstoffzelleninput: Gibt an, welcher Brennstoff (z. B. Wasserstoff) verwendet wird.
  → z. B. “Brennstoff 2“

• Abwärmeoutput: Thermische Energieniveau, das als Nebenprodukt entsteht.
  → Kann zur Wärmeversorgung genutzt oder abgeführt werden.

• Stromverwendung: Gibt an, ob der erzeugte Strom für nur Eigenbedarf, nur Netzeinspeisung oder beides genutzt wird.
  Auswahl der Verwendung des Speichers:

  • Eigenbedarf

  • Netzeinspeisung

  • Eigenbedarf + Netzeinspeisung

Betriebsbedingungen

• Mindestlaufzeit: Mindestdauer, die das BHKW nach dem Einschalten laufen muss (in Stunden).

• Mindestabschaltzeit: Mindestdauer, die das BHKW nach dem Abschalten inaktiv bleiben muss (in Stunden).

• Bevorzugung Eigenverbrauch: Ermöglicht, den erzeugten Strom prioritär für den Eigenbedarf im System zu nutzen, bevor eine Einspeisung ins Netz erfolgt.
  → Die Funktion durch „ja“ aktivieren oder durch „nein“ deaktivieren.

Vergütung

• Vergütung Zeitreihe Name: Optionale zusätzliche Vergütung, die zur Einspeisevergütung am Netzanschlusspunkt hinzuaddiert wird.

Kosten

• Betriebskosten pro kWh: Wartungs- oder Betriebskosten auf Basis der Stromproduktion in ct/kWh.

• Betriebskosten pro Betriebsstunde: Wartungs- oder Betriebskosten auf Basis der Laufzeit in ct/Bh.