Die Technologie der Wasserstoffproduktion und -speicherung durch gekoppelte Wind- und Solarenergie-Elektrolyse stellt einen wichtigen Weg zur Integration erneuerbarer Energien und der Wasserstoffenergie dar und zeigt ein enormes Potenzial im Energiesystemwandel. Allerdings gibt es bei großflächigen, netzgebundenen Wasserstoffproduktionsanlagen das Problem einer ungleichmäßigen Leistungszuweisung und eine unzureichende Berücksichtigung der unterschiedlichen dynamischen Reaktionseigenschaften zwischen alkalischen Elektrolyseuren und Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren. Ausgehend davon wird eine zweistufige Optimierungs- und Steuerungsstrategie für hybride Elektrolyseure zur Wind-Solar-Wasserstoffproduktion vorgeschlagen. Zunächst wird mit dem Ziel der maximalen Nettorendite des Systems eine zeitlich mehrstufige Optimierungsstrategie zur Leistungszuweisung im Wind-Solar-Wasserstoff-Erzeugungssystem angewandt; anschließend werden unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Wasserstoffproduktionseffizienzen und dynamischen Antwortmerkmale der einzelnen alkalischen und Protonenaustauschmembran-Elektrolyseeinheiten die Zuweisung und Optimierungssteuerung eines clusters von alkalisch-protonenaustauschmembran-hybrid Elektrolyseuren durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass auf Basis der zweistufigen Optimierungsstrategie der Anteil erneuerbarer Energien im Netz eingespiesener Strom im netzgebundenen Wind-Solar-Wasserstoffspeichersystem den festgelegten Wert von 40 % nahezu erreicht, die durch die zweistufige Strategie optimierte Gesamt-Stromverzichtsrate bei 1,89 % liegt, was die Wind- und Solarenergie-Absaugrate des Systems erheblich reduziert, die Betriebseigenschaften alkalischer und Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure voll ausnutzt, eine umfassende Nutzung volatiler erneuerbarer Energien ermöglicht und die Stabilität und Sicherheit des Wasserstoffsystems verbessert.

Hybride Elektrolyseure;Optimierte Steuerung;Betriebseigenschaften;Leistungszuweisung