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 Welt rennt uns schon jetzt die Bude ein.“
Autor Sven Geitmann
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