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Windkraft + Wasserstoffelektrolyse + Biogas

Fachbericht | Wörter: 1085 | Aufrufe: 19804 | Druckbare Version

Hybrid-Kraftwerk in der Uckermark

Wo viel Wind weht, wird nicht immer gleichzeitig auch viel Strom verbraucht. Und die Verbraucher, die es gibt, brauchen auch bei Flaute Strom. Diese zwei Faktoren haben die Enertrag AG dazu bewogen, über ein innovatives Konzept nachzudenken: Die Produktion von Wasserstoff aus überschüssiger Windenergie. Dadurch kann Windstrom speicherbar gemacht und gleichzeitig ein erster Schritt zum Kraftstoff von morgen unternommen werden. Ganz neu ist diese Idee zwar nicht, aber an der praktischen Umsetzungen mangelt es bisher dennoch. Deswegen plant jetzt ein Konsortium aus Unternehmen und Hochschulen den Bau einer Wind-Wasserstoff-Demonstrationsanlage in Prenzlau nördlich von Berlin (Bildquelle: Enertrag).

Der Grundgedanke ist bereits alt bekannt: Man nehme überschüssigen Windstrom, erzeuge mit dessen Hilfe per Elektrolyse Wasserstoff und nutze diesen, um in windarmen Zeiten aus Wasserstoff wieder Strom machen zu können. Auf diese Weise könnten die Schwankungen der Windenergie ausgeglichen und eine kontinuierliche Stromeinspeisung realisiert werden. So in etwa sollen sich später mal Wind- und Wasserstoff-Technik gegenseitig ergänzen. Das ist jedenfalls das, was auf vielen Messen und Kongressen vielfach diskutiert und angeregt wird. In der Realität sieht das aber noch etwas anders aus.

Vor rund sechs Jahren verfolgte zwar die P&T Technology AG solch ein Konzept, doch heute hört man davon nichts mehr. An der Nordseeküste baute P&T im Jahr 2001 gemeinsam mit mehreren Unternehmen (u. a. Norsk Hydro, Jenbacher Energiesysteme, Air Products, Siemens) in Büsum eine Versuchsanlage auf, die als Referenzobjekt dienen sollte, um im Inselbetrieb vom öffentlichen Stromnetz abgekoppelte Regionen zuverlässig mit Strom und sauberem Wasser versorgen zu können. Zunächst wurde dieses Projekt medienwirksam von P&T der Öffentlichkeit vorgestellt. Es hieß damals, dass eine erste Anlage bereits nach Taiwan verkauft worden sei. Detaillierte Informationen waren jedoch nicht erhältlich und auch die Projektpartner zeigten sich bei der Informationsübermittlung verhalten. Schließlich verlief alles im Sande.

Prenzlauer Planung

Die Enertrag AG verfolgt nun ein komplett anderes Konzept: Dem unabhängigen Energieunternehmen geht es nicht um die Stromversorgung entlegener Bergregionen, sondern um eine kontinuierliche Einspeisung ins öffentliche Stromnetz. Konkret handelt es sich dabei um stufenlos gesteuerte Elektrolyse, die mit der bereits marktreifen Biogastechnik gekoppelt werden soll.

Das uckermärkische Unternehmen aus Prenzlau ist seit 1992 erfolgreich im Windenergiesektor aktiv. Es zählt sich selber zu den drei größten Windparkbetreibern in der Bundesrepublik. Der Geschäftsführer Werner Diwald hebt dabei besonders hervor, dass sich nach wie vor auch alle der 400 projektierten Anlagen (insg. 600 MW) unter eigener Betriebsführung befinden, was eher unüblich ist. Seit April 2006 betreibt Enertrag zudem eine Biogasanlage auf dem Pflanzenbauhof Fichtner in Kleisthöhe. Die Standorte der Windkraftanlagen befinden sich vornehmlich im Nord-Osten Deutschlands sowie im Nord-Osten Frankreichs.

In Brandenburg, dem Heimatland des insgesamt 250 Mitarbeiter beschäftigenden Unternehmens, sieht es ähnlich aus wie in den anderen Flächenländern, wo viele Windkraftanlagen stehen: Windpark und Verbraucher liegen meist weit voneinander entfernt. Und auch die Leitungen, in die der Windstrom für den Weitertransport eingespeist werden muss, verlaufen nur selten in unmittelbarer Nähe vorbei, so dass häufig von gut geeigneten Windkraftstandorten erst einmal kostspielige neue Leitungen zum nächsten geeigneten Einspeisepunkt gelegt werden müssen. Ein weiteres Problem ist die unregelmäßige Bereitstellung von Windstrom, weswegen sich einige Windräder insbesondere in windigen Zeiten teilweise umsonst drehen. Die Energieversorgungsunternehmen können (und wollen) dann den angelieferten Windstrom nicht komplett aufnehmen. Eigentlich sauber erzeugter Strom geht somit ungenutzt verloren. Eine stückweise Entkoppelung der Windenergie vom Leitungsnetz wäre daher durchaus von Vorteil, und genau das könnte mit dem neuen Hybrid-Kraftwerk gelingen.

Hybrid-Kraftwerk

Die Vorarbeiten dazu laufen bei den beteiligten Projektpartnern (z. B. FH Stralsund, TU Braunschweig) seit 2005, damit der eigentliche Startschuss möglichst bald fallen kann. Der Bauantrag für die Errichtung der Anlage im Gewerbegebiet Nord bei Prenzlau läuft bereits. Allein bei Enertrag sind momentan zwölf Mitarbeiter mit diesem 19-Mio.-Euro-Vorhaben beschäftigt. Alles soll bestens vorbereitet werden, damit dann drei 2-MW-Windkraftanlagen den geplanten 500-kW-Elektrolyseur mit sauberer Energie versorgen können. Gleich daneben soll noch eine Biogasanlage entstehen. Alles zusammen könnte dann Ende 2008 seinen Betrieb aufnehmen. Diwald erläutert dazu: „Windkraftanlagen und Biogasanlagen kann fast jeder betreiben, aber unser ausgewiesenes Fachgebiet ist die Steuerungs- und Regelungstechnik sowie die Software-Entwicklung zur intelligenten Verknüpfung der unterschiedlichen Energieerzeugungsanlagen. Über eine netzgesteuerte Kommunikation können wir die einzelnen Systeme optimal auf den aktuellen Energiebedarf abstimmen. Auf diese Weise sind wir in der Lage, jederzeit Energie bereitzustellen und die erneuerbaren Energieressourcen optimal zu nutzen.“

Geplant ist, dass im Hybrid-Kraftwerk der Strom aus zwei Blockheizkraftwerken bereit steht. Dafür ist ein BHKW mit einer Leistung von 625 kW vorgesehen, das mit Biogas aus einer mit Pflanzensilage betriebenen Anlage versorgt wird. Ein zweiter Generator mit einer Leistung von 350 kW soll mit bis zu 70 % Wasserstoff betrieben werden. Beide Generatoren gemeinsam sollen in Schwachwindphasen dabei helfen, die Lücke zu schließen, die durch die stillstehenden Windräder entsteht. Auf der anderen Seite kann bei einem Überangebot an Windstrom Wasserstoff erzeugt werden, der zum Teil gespeichert und zum Teil weiterverwertet wird (s. Abb. 2).

Sauberer Wasserstoff für Autos

Der dafür benötigte Wasserstoff wird in dem neuen Elektrolyseur erzeugt, der 120 Normkubikmeter H2 pro Stunde produzieren kann. Dieser wird anschließend auf 30 bar Ausgangsdruck verdichtet. Als Zwischenspeicher steht dann ein 1.350 kg fassender GH2-Druckgasbehälter zur Verfügung. Thomas Luschtinetz, Leiter des Komplexlabors der FH Stralsund, sagt: „Regenerative Energien sind in der Regel nicht speicherbar, aber mit Wasserstoff bietet sich die Chance, die umweltfreundlichen Energiequellen einer kontinuierlichen Nutzung zuzuführen.“ Die Rückverstromung im Blockheizkraftwerk ist aber nicht das eigentliche Ziel, da die EEG-Einnahmen bei einem Gesamtwirkungsgrad von etwa 30 % zu gering ausfielen. „Hier fehlt es ohne Berücksichtigung im EEG noch eindeutig an der Wirtschaftlichkeit“, stellt Enertrag-Sprecher Stefan Wagner nüchtern fest. Anvisiert wird die Einspeisung des Wasserstoffgases in das Erdgasnetz sowie die Weiterverwertung als Kraftstoff für den Fahrzeugbereich.

Nach eigenen Berechnungen könnte der Elektrolyseur eine ausreichende Wasserstoffmenge für künftige Brennstoffzellenautos liefern, um jährlich insgesamt 100.000 Liter Benzin zu ersetzen. Wagner erklärt: „Nur wenn wir als einer der Ersten kostengünstigen, sauberen Wasserstoff für den mobilen Sektor anbieten können, haben wir eine reelle Chance, auch gegen die großen Gaselieferanten bestehen zu können, die Wasserstoff momentan noch für 4 Cent pro Kilowattstunde aus Erdgas verkaufen.“

Einspeisung ins Erdgasnetz

Überaus optimistisch sind die Projektpartner, dass zudem die derzeitige Diskussion über die Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz den Weg ebnet, damit bald auch Wasserstoffgas in das vorhandene Rohrsystem eingeleitet werden kann. Diwald zeigt sich zuversichtlich und sagt: „Das Erdgasnetz ist eine Infrastruktur, die schon da ist. Das sind auch Erfahrungen, die schon da sind und von denen die Wasserstoffbranche profitieren kann.“ Diwald stützt sich dabei auf Angaben aus der Erdgasbranche, nach denen eine Beimischung von 5 % Wasserstoff zum Erdgas problemlos möglich sei. Angesichts der großen Potenziale für die Windenergie, die nach Meinung von Enertrag noch in Ostdeutschland liegen, und angesichts der großen Durchflussmengen von Erdgas rechnet das Unternehmen aus Dauerthal mit großen Mengen an Wasserstoff, die auf diese Weise abgenommen werden.

Zunächst gibt es aber noch reichlich zu tun. Den Projektpartnern liegt ein langes Lastenheft vor, das im Rahmen dieses Demonstrationsvorhabens abgearbeitet werden soll: Von der Entwicklung einer geeigneten Steuereinheit für den Elektrolyseur bis zur Kompensation des Fehlers von Windprognosen ist noch einiges zu erledigen. Die Ausgangslage ist aber dennoch gut. Heute beträgt der Anteil von Wind am Strommix schon 25 % und im Jahr 2020 könnte er bereits bei 50 % liegen. „Momentan ist Windenergie noch nicht grundlastfähig. Aber mit dem vorliegenden Konzept sind wir auf dem besten Weg, ein moderner Kraftwerksbetreiber zu werden“, freut sich Werner Diwald. „Die We

lt rennt uns schon jetzt die Bude ein.“

Autor Sven Geitmann



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