Die Stadtwerke Ha\u00dffurt meistern einen 100-Prozent-\u00d6kostromanteil mit einer Power-to-Gas-Anlage und einem neuartigen Wasserstoff-BHKW. Letzteres l\u00e4sst sich auch mit einem Wasserstoff-Erdgas-Gemisch oder reinem Erdgas fahren.<\/p>\n
\u201eDie Energiewende f\u00e4ngt im Kleinen an\u201c \u2013 mit diesem Satz bringt Norbert Z\u00f6sch, Chef der Stadtwerk Ha\u00dffurt, die Philosophie des Versorgers der rund 14.000 Einwohner z\u00e4hlenden Gemeinde Ha\u00dffurt im bayerischen Unterfranken auf den Punkt. Dabei wurde schon lange \u201egro\u00df\u201c gedacht, wenn es um die Transformation des Unternehmens und seiner Dienstleistungen f\u00fcr eine Energiezukunft auf Basis erneuerbarer Energien ging.<\/p>\n
So weist die Strombilanz des Stadtwerks einen rasant ansteigenden Anteil an erneuerbarer Erzeugung aus. Belief sich dieser zun\u00e4chst noch auf 29 Prozent, war 2015 schon die Marke von 100 Prozent erreicht. Im Jahr 2017 bilanzierte man bei rund 85.000 MWh einen Anteil von 208 Prozent. Wobei etwa 70.000 MWh aus Sonnen- und Windenergie resultierten. Im Sinne der Versorgungssicherheit stellte insbesondere der gro\u00dfe Sprung der mit Windkraft erzeugten Strommenge von knapp 2.400 MWh in 2010 auf rund 61.000 MWh in 2017 die Ha\u00dffurter vor neue Herausforderungen.<\/p>\n
Inbetriebnahme der PtG-Anlage
\nBereits im Oktober 2016 nahm die Windgas Ha\u00dffurt \u2013 ein Gemeinschaftsunternehmen des Stadtwerks und der Hamburger Greenpeace Energy \u2013 eine Power-to-Gas-Anlage (PtG) in Betrieb. Herzst\u00fcck ist ein containergro\u00dfer PEM-Elektrolyseur des Typs Silyzer 200 von Siemens mit 1,25 MW Spitzenleistung. Die hochmoderne Anlage am Mainhafen wandelt \u00fcbersch\u00fcssigen Strom aus dem nahen B\u00fcrgerwindpark Sailersh\u00e4user Wald sowie aus weiteren Windenergie- und Solaranlagen in erneuerbaren Wasserstoff um, auch Windgas genannt. Pro Jahr erzeugt der Elektrolyseur eine Million Kilowattstunden des \u00d6ko-Gases, das f\u00fcr die knapp 20.000 Prowindgas-Kunden von Greenpeace Energy in das Gasnetz eingespeist wird. Dort kann es prinzipiell auch \u00fcber lange Zeitr\u00e4ume gespeichert und sp\u00e4ter wieder verstromt werden.<\/p>\n
Reaktionsschnelle PEM-Technik
\nDamit sind Windgas-Anlagen wie in Ha\u00dffurt ein wichtiger Baustein f\u00fcr eine erfolgreiche Energiewende: Sie machen erneuerbare Energien in enormen Mengen langfristig speicherbar und gew\u00e4hrleisten so auch bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien Versorgungssicherheit. Elektrolyseure auf Basis der PEM(Polymer Electrolyte Membrane)-Technologie wandeln \u00fcbersch\u00fcssigen Wind- und Solarstrom mit einem Wirkungsgrad von etwa 70 Prozent in Wasserstoff und sorgen so daf\u00fcr, dass jede Kilowattstunde an gr\u00fcnem Strom tats\u00e4chlich genutzt werden kann und die Erneuerbaren-Anlagen nicht abgeregelt werden m\u00fcssen, wenn das Stromangebot die Nachfrage \u00fcbersteigt oder das Netz den Strom nicht aufnehmen kann.<\/p>\n
Die PEM-Anlagen sind \u00e4u\u00dferst reaktionsschnell, denn der Elektrolyseur ver\u00e4ndert binnen Millisekunden automatisch seine Leistung, um die Frequenz im Netz zu stabilisieren und so beispielsweise Blackouts durch Netz\u00fcberlastung zu verhindern. In Ha\u00dffurt bietet der Elektrolyseur diese Leistung \u00fcber den Partner Next Kraftwerke als Teil eines \u201evirtuellen Kraftwerks\u201c an, mit mehreren zusammengeschalteten Anlagen. Durch dieses \u201eRegelleistungsangebot\u201c k\u00f6nnen Elektrolyseure \u00fcber die Wasserstoffproduktion hinaus Einnahmen erwirtschaften. Die Anlage, f\u00fcr die es keine F\u00f6rderung gab, hat circa zwei Millionen Euro gekostet. \u201eDas Gesch\u00e4ftsmodell der Windgas Ha\u00dffurt beruht darauf, dass die Investitionskosten innerhalb von zehn Jahren erwirtschaftet werden\u201c, erl\u00e4utert Norbert Z\u00f6sch die wirtschaftliche Grundlage f\u00fcr die Investition.<\/p>\n
Politik beeinflusst die Wirtschaftlichkeit von PtG
\nBei der Frage der Wirtschaftlichkeit spielt die Einordnung der PtG-Technologie in politische Rahmensetzungen und F\u00f6rdermechanismen eine gro\u00dfe Rolle. Die Ha\u00dffurter arbeiten mit zwei Szenarien, die als Kostenhochrechnung in einer dem Projekt vorangehenden Studie angelegt wurden: Die Produktionskosten f\u00fcr Elektrolysegas belaufen sich bei einer Einordnung als Sektorenkopplungstechnologie auf etwa 18 ct\/kWh f\u00fcr eine heutige Anlage und einen \u00f6kologisch sinnvollen, netzdienlichen Betrieb mit rund 3.000 Vollbenutzungsstunden pro Jahr. Wenn dieselbe Anlage allerdings als \u201eEndverbraucher\u201c eingeordnet wird, erh\u00f6hen sich die Produktionskosten auf 38 ct\/kWh.<\/p>\n
Bei der Elektrolyse wird Wasser in Sauerstoff \u2013 der in die Umgebungsluft abgelassen wird \u2013 und Wasserstoff mit einem hohen Reinheitsgrad aufgespaltet. Im PEM-Elektrolyseur in Ha\u00dffurt l\u00e4uft der Vorgang bei einer Temperatur zwischen etwa 30 und 70 \u00b0C und bei einem Druck von 35 bar ab. Das Gas wird anschlie\u00dfend getrocknet, um ihm m\u00f6glichst viel Feuchtigkeit zu entziehen. Eine Wasseraufbereitungsanlage entmineralisiert das eingesetzte Wasser, bevor es in die Elektrolyse-Stacks geleitet wird, in denen der eigentliche Prozess abl\u00e4uft.<\/p>\n
Inbetriebnahme des ersten Wasserstoff-BHKW
\nMit der erfolgreichen Inbetriebnahme eines hochinnovativen Wasserstoff-Blockheizkraftwerks (H2-BHKW) zur R\u00fcckverstromung von regenerativ gewonnenem Wasserstoff im Juni 2019 wurde die PtG-Anlage erweitert. Beim installierten BHKW handelt es sich um ein Agenitor 406 SG von 2G Energy mit einer elektrischen Leistung von 140 kW beim Betrieb mit Wasserstoff.<\/p>\n
Das neue Blockheizkraftwerk erm\u00f6glicht \u2013 im Unterschied zur bisher praktizierten Beimischung von Wasserstoff in das Erdgasnetz mit R\u00fcckverstromung \u00fcber konventionelle BHKW \u2013 einen Betrieb mit reinem Wasserstoff ohne fossile Brennstoffanteile. Mit diesem von der Bayerischen Landesregierung gef\u00f6rderten Vorhaben wurde so erstmals in der kommunalen Praxis eine wasserstoffbasierte und CO2-freie Speicherkette f\u00fcr regenerativen Strom umgesetzt. Diese f\u00fchrt von der Stromerzeugung aus Windenergie \u00fcber die Umwandlung in Wasserstoff mittels Elektrolyse sowie die Speicherung in Drucktanks bis zur R\u00fcckverstromung \u00fcber Kraft-W\u00e4rme-Kopplung. Der Wasserstoffspeicher erlaubt einen Dauerbetrieb des BHKW f\u00fcr rund 15 Stunden und steigert damit die Flexibilit\u00e4t des Gesamtsystems ganz erheblich.<\/p>\n
Flexible Reaktion auf Strom\u00fcbersch\u00fcsse \u2028oder Unterdeckungen
\nNorbert Z\u00f6sch bewertet die Vervollst\u00e4ndigung der Speicherkette als einen wichtigen Beitrag f\u00fcr den Ausgleich von Erzeugung und Bedarf: \u201eDa sowohl die PtG-Anlage als auch das H2-BHKW eine hohe Dynamik aufweisen, k\u00f6nnen mit dem Gesamtsystem Elektrolyseur \u2013 Speicher \u2013H2-BHKW Strom\u00fcbersch\u00fcsse und Unterdeckungen aus der erneuerbaren Stromerzeugung im lokalen Bilanzkreis oder \u00fcbergeordnet mit Regelenergie im Verteilnetz ausgeglichen werden.\u201c<\/p>\n
Das BHKW hat 2G Energy als anschlussfertige Containerl\u00f6sung geliefert. Entwicklungsleiter Frank Grewe erwartet einen zunehmenden Bedarf an diesen Anlagen: \u201eNach der ersten Installation eines H2-BHKW bereits im Jahr 2012 am Flughafen BER in Berlin machen wir in Ha\u00dffurt den n\u00e4chsten Schritt mit einem Standard-BHKW der agenitor-Baureihe, das f\u00fcr die wahlweise Nutzung von reinem Wasserstoff, einem Wasserstoff-Erdgas-Gemisch oder Erdgas kosteng\u00fcnstig angepasst wurde.\u201c Der sichere und flexible Betrieb im Rahmen einer k\u00fcnftigen breiten Nutzung von PtG-Konzepten mit BHKW bezeichnet er als einen wichtigen Eckpunkt f\u00fcr die Entwicklungsarbeit bei 2G.<\/p>\n
Das Projekt wird wissenschaftlich-technisch durch das Institut f\u00fcr Energietechnik begleitet. Die Forscher erhoffen sich aus dem Vorhaben einerseits praktische Erkenntnisse und Langzeiterfahrungen zum Wasserstoffbetrieb von Blockheizkraftwerken, andererseits dient das Modul im Konsortium auch als Forschungsplattform f\u00fcr Weiterentwicklungen der H2-BHKW-Technologie und wurde daher mit speziellen Messtechnik-Zug\u00e4ngen ausgestattet.<\/p>\n
Das H2-BHKW in Ha\u00dffurt verf\u00fcgt \u00fcber einen zweiten Gasanschluss f\u00fcr einen Wechsel in den Erdgasbetrieb, wobei dann die elek\u00adtrische Nennleistung 200 kW betr\u00e4gt. Grewe sieht noch entwicklungstechnisches Potenzial f\u00fcr die Leistung von H2-BHKW im Vergleich zum Erdgasbetrieb: \u201eEine signifikante Erh\u00f6hung der Nennleistung im Wasserstoffbetrieb auf das Niveau der mit Erdgas betriebenen Maschinen ist ein kurzfristiges Entwicklungsziel. Damit steht, neben der sicheren Anlagenverf\u00fcgbarkeit, die weitere Senkung der spezifischen Produktions- und Betriebskosten von H2-BHKW im Fokus unserer Entwicklungsarbeit.\u201c<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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