Stromspeicher für Gebäude auf Wasserstoffbasis

Der weltweit erste Ganzjahres-Stromspeicher picea für Gebäude – sowohl für Haushalte als auch für Unternehmen – stammt von HPS Home Power Solutions. picea bietet im Vergleich zu marktgängigen Batterien ein Vielfaches mehr Speicherkapazität und versorgt das Gebäude über das ganze Jahr und rund um die Uhr mit CO₂-freiem Strom. Die Energie wird von PV-Modulen auf dem Dach produziert. Der gewonnene Solarstrom wird als grüner Wasserstoff ganzjährig nutzbar. Mit dem Speichersystem erlangen die Nutzer:innen Unabhängigkeit und schaffen Planungs- und Versorgungssicherheit.

Wie funktioniert picea?

Im Sommer wandelt das picea-System den Gleichstrom vom Dach in gängigen Wechselstrom. Am Tag lädt die Sonne die integrierte Batterie, damit auch am Abend genug Sonnenstrom zur Verfügung steht. Sobald diese voll ist, produziert der Elektrolyseur aus den Stromüberschüssen Wasserstoff und lagert ihn ein. Nachts oder wenn sich der Himmel bewölkt, versorgt das picea-System das Gebäude mit der integrierten, nun aufgeladenen Batterie mit Strom.

Funktionsprinzip picea mit PV-Anlage und Wärmepumpe
Quelle: Home Power Solutions

Um den im Winter fehlenden Solarertrag auszugleichen, verwendet das picea-System Wasserstoff. Dabei nutzt es Stromüberschüsse im Sommer, um aus Wasser Wasserstoff zu produzieren. Im Winter wird dieser Prozess umgekehrt und aus Wasserstoff wieder Strom gemacht. Diese Speicherung erfolgt komplett emissionsfrei. Der in der Brennstoffzelle gespeicherte Strom wird genutzt, um die geringere Sonneneinstrahlung zu kompensieren. So wird das Gebäude auch in der „Dunkelflaute“ weiter bis zu 100 % mit selbst erzeugtem und CO2-freiem Strom versorgt. picea besteht aus zwei Einheiten, der Energiezentrale und dem Wasserstoffspeicher. Die Energiezentrale kann auf ca. 1,5 m2 im Haus untergebracht werden. Sie enthält eine Batterie als Kurzzeitspeicher inkl. Laderegler, eine Brennstoffzelle, einen Elektrolyseur, ein Lüftungsgerät, einen Wechselrichter und das Energiemanagement. Der Wasserstoffspeicher mit integriertem Verdichter, der den grünen Wasserstoff auf 300 bar komprimiert, steht als zweite Einheit außerhalb des Hauses und benötigt ca. 3 m2 Platz. Er dient der saisonalen Langzeitspeicherung der Solarenergie mit einer Kapazität von mindestens 300 kWh. Die Speichereinheiten lassen sich auf eine elektrische Gesamtkapazität bis 1500 kWh modular skalieren. Eine App ermöglicht es den Eigenheimbesitzer:innen, sich einen einfachen Überblick über die jeweiligen Systemdaten von picea zu verschaffen. Die bei der Umwandlung der Energie entstandene Abwärme wird dem Haus bereitgestellt und reduziert so den Wärmebedarf. Auf diese Weise erreicht der Ganzjahres-Stromspeicher picea einen Gesamtnutzungsgrad von bis zu 90 %.

Die Lösung Wärmepumpe und picea bietet emissionsfreie Wärme für Bestand und Neubau

Die Kombination von PV-Anlagen mit Wärmepumpen und dem picea-Stromspeicher ist eine weitere Möglichkeit. Damit wird die Wärmeversorgung im Winter mit Solarstrom aus dem Sommer möglich. Ein wichtiger Baustein für ein regenerative Energieversorgung, die größtenteils auf Sonne und Wind basiert. Besonders energieeffiziente Neubauten können so zu 100 % regenerativ versorgt werden.

Die meisten Neubauten sind gut gedämmt und haben damit einen niedrigen Energieverbrauch; eine komplette CO2-freie Vollversorgung für Wärme ist hier mit einer picea möglich. Viele Bestandsbauten haben einen höheren Energieverbrauch. In solchen Fällen kann die Kombination von picea und Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe den größtmöglichen Anteil des Wärmebedarfs regenerativ decken. picea ist dreiphasig und interagiert mit dem Netz in beide Richtungen. Bei Spitzenlasten über 7,4 kWel wird Strom aus dem Netz bezogen. Bei Ausfall des Stromnetzes bildet picea ein eigenes dreiphasiges Stromnetz und liefert bis zu 7,4 kWel für die Verbrauchsdeckung. Darüber hinaus ist eine Optimierung möglich, in dem das Energiemanagement der picea mit der Wärmepumpe verknüpft wird. Durch eine SG-Ready-Schnittstelle kann picea die Wärmepumpe intelligent steuern und anhand von Wetter- und Verbrauchsdaten den Betrieb optimieren. Das Ziel ist, mittels unterschiedlicher Schaltbefehle via SG Ready den Wärmepumpenbetrieb, wenn möglich, in die Sonnenstunden zu verlegen. Durch die intelligente Kopplung wird der Photovoltaik-Direktverbrauch erhöht, die Wärmepumpenzyklen verringert, der Netzbezug minimiert sowie eine höhere Wasserstoffproduktion sichergestellt.

picea im Kellerraum installiert
Quelle: Home Power Solutions

Dank der Modularität sind Service und Wartung sehr einfach

Beim Design der picea wurde ein modularer Aufbau gewählt. Dadurch passen die einzelnen Komponenten durch jeden Flur oder jede Kellertür und können in fast jeden Neu- oder Bestandsbau installiert werden. Zwei Installateure bauen das System dann vor Ort, i. d. R. im Hauswirtschaftsraum oder Keller, zusammen. Die Modularität zielt darauf ab, Service und Wartung einfach und schnell gestalten zu können. Rohre, Leitungen und Schnittstellen sind größtenteils standardisiert. Die Anschlüsse für Photovoltaik, hydraulische Anschlüsse, Ab-, Außen-, Fort- sowie Zuluft befinden sich auf der Oberseite. Dadurch ist kein Zugang von den Seiten notwendig. picea besitzt, ähnlich wie bei einer Wärmepumpe, Schnittstellen für die Medien Luft, Wasser und Strom.

Der picea Stromspeicher von HPS hat die DGNB Sustainability Challenge 2022 in der Kategorie Innovation gewonnen.

Weitere Infos: www.homepowersolutions.de

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