Das TUW H2 Lab basiert auf einer modularen Versuchsplattform des Herstellers Heliocentris und bildet einen vollständigen Wasserstoffkreislauf vom regenerativ erzeugten Strom über die Elektrolyse, die Speicherung und die Rückverstromung bis hin zur Einspeisung in ein Insel- oder Verbundnetz ab. Indoor-Komponenten (Brennstoffzellen-, Wasserstoff- und Energy-Management-Subsystem) sind über ein Outdoor-Modul mit beweglichen und fest installierten Photovoltaikmodulen sowie einer Kleinwindturbine verbunden. Eine integrierte elektronische Last erlaubt die gezielte Vorgabe definierter Lastprofile zu Charakterisierungs- und Optimierungszwecken. Standardisierte 6-mm-Sicherheitsanschlüsse an den DC- und AC-Ausgängen ermöglichen die Einbindung zusätzlicher Verbraucher.

Forschungsseitig adressiert das TUW H2 Lab insbesondere Fragen zur flexiblen Betriebsführung der Elektrolyse, zur dynamischen Kopplung volatiler erneuerbarer Quellen mit chemischen Speichern sowie zur Energiemanagement-Optimierung im Insel- und Verbundnetzbetrieb. Die feinkörnige Sensorik (Temperatur, Druck, Volumenstrom an allen relevanten Stellen, elektrische Größen jeder Quelle und Senke) liefert die Datengrundlage für detaillierte Energie- und Massenbilanzen sowie für die Validierung physikalischer und datengetriebener Modelle.

Zentrale Komponenten

PEM-Elektrolyseur (Schmidlin NM-H2 Plus)

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  • max. 480 VA Leistungsaufnahme
  • Wasserstoffreinheit ≥ 6,0
  • Versorgung mit deionisiertem Wasser
     

PEM-Brennstoffzelle (Heliocentris/Ballard Nexa® 1200)

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  • 1.200 W bei 20–36 VDC
  • 36 Zellen
  • luftgekühlt

Metallhydrid-Wasserstoffspeicher

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  • 3 Kanister (Ovonics)
  • Gesamtkapazität ca. 500 NL bei 10 bar
  • Reinheit 5.0

Pufferbatterie

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  • 4 × 12 V Bleibatterien in Serie (48 V)
  • Nennkapazität C₂₀ = 55 Ah

Photovoltaik

Photovoltaikpanele hintereinander aufgestellt auf dem IET Labor Dach

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  • 2 bewegliche Module zur Versuchsdurchführung
  • 4 fest installierte Module zur Batteriepufferung (bis 1.500 Wp gesamt)

Kleinwindturbine

Kleinwindturbine auf Dach des IET Labors mit Drähten fixiert

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  • Horizontalachse Air 30/40
  • Nennleistung 400 W bei 12,5 m/s
  • integrierter Spannungsregler

Inselwechselrichter und Leistungselektronik

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  • Studer Xtender XTM 4000-48
  • DC/DC-Wandler
  • Solar-Laderegler (Steca Tarom 4545)

Sensorik

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40 Messstellen für Strahlung, Wind, Temperaturen, Drücke, H₂-Konzentration sowie elektrische Größen aller Energiepfade

Sicherheitseinrichtungen

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Gaswarnanlage mit automatischer Systemabschaltung bei 50 % der unteren Explosionsgrenze