Fraunhofer-Gesellschaft
Das Problem
In Südafrika sind Stromausfälle keine Seltenheit. Für Unternehmen mit energieintensiven Produktionsprozessen können wiederkehrende Unterbrechungen erhebliche wirtschaftliche Folgen haben. Gleichzeitig bleibt überschüssiger Solarstrom oft ungenutzt, wenn geeignete Speicherlösungen fehlen.
Auch in netzfernen Regionen, Entwicklungs- und Schwellenländern sowie Krisen- und Wiederaufbaugebieten fehlt häufig eine zuverlässige Energieversorgung. Gefragt sind robuste Lösungen, die erneuerbare Energien unabhängig vom öffentlichen Stromnetz nutzbar machen.
Die Lösung
Das im Projekt »HyTrA« entwickelte Microgrid kombiniert Photovoltaik, Elektrolyse, Wasserstoffspeicherung und Rückverstromung. Überschüssiger Solarstrom wird in Wasserstoff umgewandelt, gespeichert und bei Bedarf wieder als elektrische Energie bereitgestellt.
Mit einer Lebensdauer von mehr als 60.000 Betriebsstunden und dem Einsatz ausschließlich erneuerbarer Energien eignet sich das System sowohl für industrielle Anwendungen als auch für netzferne Standorte. Es ermöglicht eine zuverlässige Stromversorgung auch dann, wenn das öffentliche Netz ausfällt oder erneuerbare Energiequellen vorübergehend nicht verfügbar sind.
Das Projekt
Das HyTrA-Microgrid wurde Mitte 2023 beim südafrikanischen Unternehmen Alu-Cab in Kapstadt installiert. Der Hersteller von Auto-Dachzelten und Fahrzeugzubehör nutzt die Anlage unter realen Produktionsbedingungen mit energieintensiven Anwendungen. Das System speichert überschüssigen Solarstrom und sichert die Stromversorgung auch bei Netzausfällen.
Mit HygO („Hydrogen & Oxygen“) entwickeln die Forschenden des Fraunhofer IWU den Ansatz weiter. Das System ist seit August 2026 in der Kalahari Anib Lodge in Mariental (Namibia) im Einsatz und nutzt neben Wasserstoff auch den bei der Elektrolyse entstehenden Sauerstoff. Damit lässt sich Abwasser bis auf Regenwasserqualität aufbereiten und für Bewässerungszwecke nutzen. Das Projekt verbindet damit nachhaltige Energieversorgung und Wasseraufbereitung in einem integrierten System.
Originalität
HyTrA macht erneuerbare Energien auch dann verfügbar, wenn keine Sonne scheint oder das Stromnetz ausfällt. Die Technologie wurde nicht nur entwickelt, sondern bereits erfolgreich unter realen industriellen Bedingungen erprobt und eingesetzt.
Mit HygO wurde das Konzept um die Wasseraufbereitung erweitert. Dadurch entstehen integrierte Lösungen für zwei zentrale Herausforderungen vieler Regionen: eine sichere Energieversorgung und der Zugang zu nutzbarem Wasser. Die Verbindung von Wasserstoffspeicherung, erneuerbarer Energieversorgung und Kreislaufwirtschaft eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten insbesondere in Regionen mit unzureichender Infrastruktur.
Marktfähigkeit
Der erfolgreiche Einsatz bei Alu-Cab zeigt, dass Wasserstoff-Microgrids bereits heute unter realen Marktbedingungen funktionieren. Die Technologie schützt Produktionsprozesse vor Stromausfällen und ermöglicht die wirtschaftliche Nutzung überschüssiger Solarenergie.
Durch ihren modularen Aufbau lässt sie sich auf unterschiedliche Anwendungsfälle übertragen – von Unternehmen in Regionen mit instabilen Stromnetzen über abgelegene Standorte bis hin zu kritischen Infrastrukturen und Wiederaufbaugebieten. HygO erschließt darüber hinaus Einsatzfelder, in denen Energie- und Wasserversorgung gemeinsam betrachtet werden müssen.
Das Projektteam möchte die erfolgreich erprobte Technologie in weiteren Anwendungsfällen einsetzen. Mit dem Preisgeld des Fraunhofer-Alumni-Awards sollen bereits identifizierte und in Vorbereitung befindliche Folgeprojekte umgesetzt sowie die Wasserstoff-Microgrids an weiteren Standorten wertschöpfend integriert werden.
Förderung
HyTrA wird als Pilot- und Modellvorhaben der Exportinitiative Umweltschutz des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) gefördert. Die Unterstützung ermöglicht die Entwicklung, Erprobung und internationale Demonstration innovativer Umwelt- und Energietechnologien sowie deren Überführung in die praktische Anwendung.