Kurzfassung

Ein zweijähriges Forschungsprojekt der Empa in Zusammenarbeit mit der Hälg Group, der Osterwalder Gruppe und der H₂ Energy AG demonstriert die praktische Eignung von stationären Wasserstoff-Brennstoffzellen zur Stabilisierung von Stromnetzen in Quartier-Energiesystemen. Die Testanlage auf dem Empa-Campus in Dübendorf wurde zwischen Oktober 2023 und September 2025 betrieben und validierte die Parameter für Betrieb und CO₂-Einsparungspotential. Das Projekt wurde vom Bundesamt für Energie im Rahmen des SWEET-PATHFNDR-Konsortiums unterstützt.

Personen

Themen

  • Wasserstofftechnologie
  • Energiewende
  • Stromnetze
  • Gebäudetechnik
  • Erneuerbare Energien

Clarus Lead

Die Ergebnisse adressieren ein zentrales Engpass-Problem der Schweizer Energiewende: Während Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge den Stromverbrauch senken, erzeugen sie gleichzeitig massive Spitzenlasten an kalten Tagen – eine Herausforderung, die bislang durch teure Netzausbau-Investitionen gelöst werden musste. Mit einer Kostenreduktion der Spitzenlastversorgung um über 10% und Gesamtwirkungsgraden von über 90% bietet die wasserstoffbasierte Lösung eine wirtschaftlich konkurrenzfähige Alternative, die zugleich die Abhängigkeit von Strompreisvolatilität und Netzinfrastruktur-Engpässen reduziert – ein entscheidender Faktor für die dezentrale Energieversorgung von Stadtquartieren und Grosseinrichtungen.

Detaillierte Zusammenfassung

Das Kernproblem liegt in der Asymmetrie zwischen Stromerzeugung und Nachfrage: Elektrische Wärmepumpen benötigen an kalten Tagen enorme Leistungsmengen, während gleichzeitig Photovoltaikanlagen und Wasserkraftwerke Produktionsüberschüsse aufweisen. Das neue Brennstoffzellen-System nutzt diese Überschüsse zur lokalen Wasserstoffproduktion und speichert damit Energie dezentral. Der innovative Ansatz besteht darin, dass die Brennstoffzelle nicht nur Strom liefert, sondern über einen speziellen Wärmetauscher mittlere Temperaturen von etwa 35 °C an das Wärmenetz abgibt – eine Doppelnutzung, die die Gesamteffizienz maximiert.

Die Testanlage erreichte elektrische Wirkungsgrade von bis zu 48% und thermische Wirkungsgrade bis zu 50%, was einem Gesamtwirkungsgrad von deutlich über 90% entspricht. Angewandt auf das gesamte NEST-Innovationsgebäude verminderte die Lastspitzenglättung die Gesamtkosten um mehr als 10%. Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass die Wirtschaftlichkeit stark von künftigen Strompreisentwicklungen, Leistungsgebühren und CO₂-Preisen abhängt. Mögliche Einsatzgebiete sind Areale mit dominierender Wärmepumpentechnik sowie Einrichtungen mit regelmässig hohem Spitzenlastbedarf – Schulen, Sporthallen, Schwimmbäder, Hotels und Logistikzentren.

Kernaussagen

  • Wasserstoff-Brennstoffzellen können elektrische und thermische Spitzenlasten in Gebäuden wirksam ausgleichen und damit Stromnetze entlasten
  • Die Technologie erreicht Gesamtwirkungsgrade von über 90% und reduziert Spitzenlastkosten um mindestens 10%
  • Bei Verwendung von grünem Wasserstoff leisten die Systeme einen messbaren Beitrag zur CO₂-Reduktion und bilden einen wichtigen Baustein für resiliente, kohlenstoffarme Energiesysteme

Kritische Fragen

  1. Skalierbarkeit und Kostenreduktion: Die 10%-Kostenersparnis wurde an einer Einzelanlage gemessen – wie skalieren diese Einsparungen bei flächendeckender Einführung in mehreren Quartieren, und ab welcher Marktdurchdringung sinken die Investitionskosten der Brennstoffzellen-Hardware signifikant?

  2. Wasserstoffproduktion und Grünstrom-Verfügbarkeit: Das Projekt setzt auf Wasserstoff aus Produktionsüberschüssen von PV und Wasserkraft – wie wird sichergestellt, dass ausreichend grüner Wasserstoff zur Verfügung steht, wenn die Nachfrage nach Spitzenlastabdeckung steigt, und welche Konkurrenz entsteht mit anderen H₂-Anwendungen (Industrie, Mobilität)?

  3. Langzeitdauerhaftigkeit und Wartungskosten: Die Testphase betrug zwei Jahre – liegen Daten zu Degradation der Brennstoffzellen-Stacks, Wartungsintervallen und Lebensdauer-Kostenprognosen vor, die die 10%-Kostenersparnis über 15–20 Jahre validieren?

  4. Regulatorische und Anreiz-Abhängigkeit: Die Wirtschaftlichkeit hängt stark von künftigen Strompreisen, Leistungsgebühren und CO₂-Preisen ab – welche politischen Massnahmen oder Regulierungen sind notwendig, um die Investitionssicherheit für private Betreiber zu gewährleisten, und wie robust ist das Modell gegenüber Preisvolatilität?

  5. Vergleich mit Alternativen: Wie schneidet die wasserstoffbasierte Spitzenlastabdeckung im direkten Kostenvergleich mit anderen Technologien ab – Batteriespeicher, Demand-Side-Management, Netzausbau – insbesondere unter Berücksichtigung der Wasserstoff-Erzeugungseffizienz und Speicherverluste?

Quellenverzeichnis

Primärquelle: Wasserstoff-Brennstoffzellen in Quartier-Energiesystemen – Empa-Forschungsprojekt – https://www.news.admin.ch/de/newnsb/kPLYHDI_OcQfLz6WQ1Ogu

Verifizierungsstatus: ✓ 20.04.2026

Dieser Text wurde mit Unterstützung eines KI-Modells erstellt. Redaktionelle Verantwortung: clarus.news | Faktenprüfung: 20.04.2026