Energieanlage in Frankfurt verwandelt Strom in Wasserstoff
Ökostrom in Wasserstoff verwandeln kann eine neue Demonstrationsanlage des Frankfurter Energieversorgers Mainova. Sie erzeugt pro Stunde 60 Kubikmeter Wasserstoff und speist ihn ins kommunale Gasnetz ein. Eine zukunftsweisende Technologie. Denn schon im Jahr 2020 soll der Speicherbedarf bei 17 Terawattstunden liegen.
Eröffnung der Strom-zu-Gas Anlage in Frankfurt: Inmitten der Mainova-Mitarbeiter stehen Hessens Wirtschaftsminister Tarek Al-Wazir (Zweiter von rechts) und seine rheinland-pfälzische Amtskollegin Eveline Lemke.
Foto: Mainova
Der mit Abstand wohl wichtigste Baustein der Energiewende ist eine zuverlässige und bezahlbare Technik, um überschüssigen Strom aus Sonne und Wind speichern zu können und ihn dann wieder abzurufen, wenn nachts eine Flaute herrscht. Jetzt hat die Thüga-Gruppe aus München die bundesweit erste Demonstrationsanlage in Frankfurt am Main in Betrieb genommen, die Strom in Gas umwandelt.
„Mit der Demonstrationsanlage ist die Einbindung der Zukunftstechnologie Power-to-Gas in die Energielandschaft eindrucksvoll gelungen“, sagte Dr. Timm Kehler, Sprecher des Vorstands von Zukunft Erdgas aus Berlin. „Der Betrieb von solchen Anlagen, die darauf abzielen überschüssigen Ökostrom zu speichern, muss wirtschaftlich werden. Hierfür brauchen wir ein schlüssiges Marktmodell – die Politik ist gefordert dafür die Rahmenbedingungen zu schaffen.“
Speicherbedarf liegt im Jahr 2020 bei 17 Terawattstunden
Die Strom-zu-Gas-Idee hat angesichts der hohen zu speichernden Energievolumina eine große Bedeutung. Nach einer Analyse der Thüga könnte der Speicherbedarf im Jahre 2020 bei 17 Terawattstunden (TWh) und im Jahre 2050 bereits bei 50 TWh liegen. Die kommunalen Gasverteilnetze können diese Mengen komplett aufnehmen. „Unsere Gasverteilnetze könnten somit die Batterie der Zukunft sein“, ist Michael Riechel, Mitglied des Vorstandes der Thüga Aktiengesellschaft, überzeugt.
Die Demonstrationsanlage auf dem Gelände der Frankfurter Mainova hat Ende vergangenen Jahres erstmals Wasserstoff in das Frankfurter Gasnetz eingespeist. Damit ist sie bundesweit die erste, die in Wasserstoff umgewandelten Strom ins Gasverteilnetz einspeichert. Mit der erfolgreichen technologischen Abnahme der Anlage Ende März 2014 durch die 13 Projektpartner ist die Planungs- und Bauzeit beendet. „Das war eine spannende Zeit für uns. Wir mussten die stabile Funktionsweise einer so noch nicht existenten Anlage nachweisen. Beispielsweise musste das Zusammenspiel des Elektrolyseurs mit der Gasdruckregelmess- und Mischanlage einwandfrei funktionieren“, so Riechel.
Elektrolyseur ist das Kernstück der Anlage
Der Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseur der Firma ITM Power aus dem hessischen Schmitten ist das Kernstück der Anlage. Er wandelt die elektrische Energie in chemische gebundene um und macht somit den Strom speicherbar. Die Gasdruckregelmess- und Mischanlage sorgt dafür, dass die Zumischung an Wasserstoff ins Gasverteilnetz zwei Volumenprozent nicht überschreitet.
Die Wasserstoffanlage Power-to-Gas der Eon Gas Storage im brandenburgischen Falkenhagen bei Pritzwalk: Sie wird in den nächsten Jahren als Pilotanlage genutzt und soll pro Stunde rund 360 Kubikmeter Wasserstoff aus regenerativ erzeugtem Strom produzieren. Dieser lässt sich in einem nächsten Schritt zu synthetischem Methan weiterverarbeiten.
Quelle: dpa
Die Anlage kann pro Stunde 60 Kubikmeter Wasserstoff erzeugen und – gemäß der Beimischungsquote von zwei Prozent – 3000 Kubikmeter mit Wasserstoff angereichertes Erdgas ins Netz speisen. „Ökostrom zu produzieren, den wir dann nicht nutzen, ist nicht nachhaltig. Speicher werden daher zukünftig notwendiger Bestandteil der Energiewende im Strommarkt und das Erdgas-Netz ist der größte Energiespeicher, den wir in Deutschland haben“, so Timm Kehler.
Ein Problem: Wasserstoff aus regenerativem Strom gilt bisher nicht generell als erneuerbare Energie. „Wasserstoff – ob in Reinform oder mittels Methanisierung zu synthetischem Erdgas veredelt – muss als regenative, CO2-neutrale Energie für Wärme, Strom und Verkehr anerkannt und so bewertet werden, dass sich der Betrieb von Power-to-Gas-Anlagen rechnen kann“, fordert Kehler. Als Stimme der deutschen Erdgaswirtschaft unterstützt Zukunft Energie daher auch die Forderung der Thüga nach einer Anschubfinanzierung, „wie sie auch Biomasse, Photovoltaík und Windkraft erfahren haben“, so Kehler.
30 Prozent der Energie geht verloren
Ein weiteres Problem: Bei der Umwandlung des Ökostroms in Wasserstoff gehen rund 30 Prozent der im Strom enthaltenen Energie verloren. In den kommenden drei Jahren soll die Frankfurter Anlage am Regelenergiemarkt teilnehmen, kündigten die Projektpartner an. Sie werde in Hochproduktionsphasen den überschüssigen Öko-Strom aufnehmen, ihn zur Speicherung in Wasserstoff umwandeln und damit das Netz stabilisieren. „Anstatt Windräder oder Photovoltaikanlagen abzustellen, sorgen wir dafür, dass die vorhandene Energie gespeichert wird“, erklärte Mainowa-Chef Constantin Alsheimer.
Die Investition von rund 1,5 Millionen Euro haben die 13 meist kommunalen Unternehmen aus der Thüga-Gruppe erbracht – darunter der Frankfurter Versorger Mainowa, auf dessen Gelände die Anlage mit einer elektrischen Nennleistung von 320 Kilowatt steht. Wichtigster Kritikpunkt an der Technologie sind der hohe Energieaufwand beim Wandelprozess und die damit verbundenen hohen Kosten. Die Deutsche Energie-Agentur stellt deshalb auch fest, dass eine Wirtschaftlichkeit der Strom-zu-Gas-Technologie derzeit nicht bestehe. Sie empfiehlt aber gleichzeitig den Betrieb von Demonstrationsanlagen, um Betriebserfahrungen im realen System zu sammeln.
Dreijähriger Test mit Demonstrationsanlage
In den kommenden drei Jahren wollen die Projektpartner genau das mit ihrer Demonstrationsanlage machen. Sie testen zusammen mit der Forschungsstelle des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) und dem European Institute for Energy Research die Dynamik der Anlage. Dazu werden kontinuierlich Parameter wie die Regelgeschwindigkeit, der Wirkungsgrad und eventuelle Abnutzungserscheinungen gemessen und analysiert.
Außerdem entwickelt das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme mit Sitz in Freiburg eine Software für eine Echtzeit-Steuerung der Anlage. Diese soll helfen, die Anlage in ein zunehmend intelligentes Energiesystem zu integrieren. „Wir wollen die Anlage so einbinden, dass sie von selbst die Unterschiede zwischen Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie und Stromverbrauch ausgleicht“, erklärt Thüga-Vorstand Riechel.
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