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SpEicHErtEcHnik FortlauFend grüner Strom Die Enertrag AG speichert in ihrem Hybridkraftwerk Windenergie in Form von Wasserstoff und kann diesen bei Bedarf wieder zurück in Strom umwandeln. Außerdem lassen sich Autos damit antreiben. Ein Modell für die Zukunft? Das Herzstück des Enertrag-Hybridkraftwerks ist der Elektrolyseur, in dem aus Wasser Sauerstoff (O 2 ) und Wasserstoff (H 2 ) erzeugt werden. Bei Visionen über die Energieversorgung der Zukunf spielt die Energiespeicherung immer wieder eine wichtige Rolle. Sie gilt zugleich aber auch als wissenschaflich schwer zu lösendes Problem, denn Strom lässt sich bislang entweder nicht effizient genug oder nicht wirtschaflich speichern. Auf der Suche nach einem geeigneten Speicher für ihren vornehmlich über Windkrafanlagen produzierten Strom hat die Enertrag AG aus dem brandenburgischen Dauerthal das vor mehr als 100 Jahren erfundene Industrie-Verfahren der Elektrolyse für sich entdeckt und in Prenzlau das weltweit erste Hybridkrafwerk in Betrieb genommen. Damit es nicht zu Stromausfällen kommt, muss in jedem Augenblick mindestens genauso viel Strom erzeugt werden, wie gerade nachgefragt wird. Über den Tag gibt es jedoch immer wieder Nachfrageschwankungen, und die gilt es sofort auszugleichen. Steigt zum Beispiel der Strombedarf urplötzlich stark an, muss die erforderliche Energie blitzschnell bereitstehen. Dies geschieht derzeit vor allem durch die Verteilung der im Stromnetz vorhandenen Kapazitäten sowie durch schnell hochfahrbare Spitzenlastkrafwerke wie Pumpspeicher-, Drucklufspeicher- Fotos: Enertrag/Tom Baerwald, picture-alliance/ZB 36 LUX Spezial 2013
SpEicHErtEcHnik oder Gasturbinenkrafwerke. Diese können innerhalb von Sekunden oder Minuten hohe Leistungen zur Verfügung stellen. In Zukunf sind aber deutlich mehr Energiespeicher vonnöten, um die Flexibilität des Energiesystems weiter zu erhöhen, den Ausgleich schwankender Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zu gewährleisten und damit zugleich die Versorgungssicherheit aufrechtzuerhalten. Sie sollen Stromüberschüsse speichern, sodass die Produktion nicht gedrosselt werden muss, und bei Bedarf wieder abgeben. Dabei werden künftig sowohl Kurzzeitspeicher wie zum Beispiel Batterien, die für Schwankungen im Tagesbereich geeignet sind, als auch Langzeitspeicher mit großer Kapazität benötigt. Mit Letzteren lassen sich längere Zeiträume mit geringer Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien – also zum Beispiel bei mehrtägiger Flaute – gut überbrücken. Denn da die regenerative Stromproduktion aufgrund der meteorologischen Gegebenheiten fluktuiert, ist durch den Ausbau der Wind- und Solarenergie in Zukunf mit einer deutlichen Zunahme der Angebotsschwankungen zu rechnen. Neue Kombination Für Jörg Müller, Vorstandsvorsitzender der Enertrag AG, liegt die Lösung der Speicherfrage darin, „Stromwirtschaf, Wärmemarkt und Verkehr mit Hilfe der richtigen Speichermedien zu vernetzen“. Einen ersten Schritt auf dem Weg zu einer sicheren und nachhaltigen Energieversorgung und -speicherung aus rein erneuerbaren Energien hat das Unternehmen im Oktober 2011 mit der Inbetriebnahme seines Hybridkrafwerks unternommen. Die in der Prenzlauer Anlage eingesetzten Techniken sind zwar nicht neu, aber die Kombination ist es. Denn die Anlage erzeugt nicht nur Strom und Wärme aus Wind, Biogas und Wasserstoff. Das innovative Krafwerk kann noch mehr: Wird die produzierte Energie nicht komplett benötigt, speichert es einfach den überschüssigen Teil. Die Stromproduktion übernehmen drei Windkrafanlagen mit einer Gesamtleistung von 6000 Kilowatt, die mit dem Mittelspannungsnetz sowie mit dem 500-Kilowatt-Druck-Elektrolyseur verbunden sind. Das Herzstück der rund 21 Millionen Euro teuren Anlage erzeugt durch die Elektrolyse von Wasser Sauerstoff und Wasserstoff. Der Wasserstoff wird in Tanks gespeichert und kann bei Bedarf – gemischt mit Methan aus der benachbarten Biogasanlage – die beiden ebenfalls auf dem Gelände integrierten Blockheizkrafwerke antreiben. Durch die Kombination von Windenergieanlagen und Blockheizkrafwerken ist das Hybridkrafwerk grundlastfähig, das heißt, es erzeugt selbst in windarmen Zeiten rund um die Uhr zuverlässig grünen Strom. Außerdem produziert die Anlage Wärme, die in das Fernwärmenetz der Stadt Prenzlau eingespeist wird und Gebäude mit Warmwasser und Heizungswärme versorgt. CO 2 -freie Mobilität Außer für die Strom- und Wärmegewinnung wird der in der Anlage gespeicherte „grüne“ Wasserstoff zudem als Treibstoff für Autos, die mit Brennstoffzellen ausgerüstet sind, genutzt und an mehrere Tankstellen in Berlin und Hamburg geliefert. Damit schließt Enertrag die Lücke zwischen erneuerbaren Energien und energieeffizienter Mobilität ohne CO 2 -Emissionen. Pro Stunde liefert das Hybridkrafwerk etwa 120 Kubikmeter Wasserstoff, mit dem ein Brennstoffzellenfahrzeug rund 1200 Kilometer weit fahren kann. „Die bedarfsgerechte Bereitstellung von Energie für die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität allein aus Erneuerbaren ist ein zentraler Baustein für die Energiewende und eine nachhaltige, wirtschafliche und sichere Energieversorgung“, sagt Enertrag-Vorstandsmitglied Werner Diwald. Nach einhelliger Meinung sei Wasserstoff das wesentliche Medium für die Speicherung der regenerativen Energien. „Er kann die Energieströme leicht, in großen Mengen und in der erforderlichen Geschwindigkeit transportieren und speichern.“ Weitere Vorteile: Wasserstoff lässt sich in das Erdgasnetz einspeisen, das somit als Stromspeicher dienen Vorstandsvorsitzender Jörg Müller hat 2011 mit Enertrag das weltweit erste Hybridkraftwerk in Betrieb genommen. könnte. Derzeit sind dort bis zu fünf Prozent Wasserstoff zulässig. Doch im Erdgasnetz könnten auch noch weitaus größere Mengen Energie in Form von Methan gespeichert werden. Erdgas, das bisher nur aus unterirdischen Lagerstätten bezogen werden kann, besteht bis zu 99 Prozent aus Methan. Und das ließe sich mit dem Prenzlauer Wind-Wasserstoff in Kombination mit Kohlendioxid herstellen. Ein paar kleine Haken hat das Krafwerk aber noch: Zum einen ist die Anlage mit einer Leistung von sechs Megawatt relativ klein – jedenfalls kein Vergleich zu konventionellen Kohleoder Atomkrafwerken, die über 1000 Megawatt erzeugen. Und zum anderen ist der Betrieb der Anlage derzeit noch nicht wirtschaflich. Daher wird das Unternehmen weitere und voraussichtlich größere Hybridkrafwerke erst dann bauen, wenn die Voraussetzungen dafür günstiger sind. Und das hängt unter anderem von der Energiewende und der künfigen Entwicklung des Mobilitätsmarktes ab. Mirko Besch Mit dem Hybridkraftwerk in Prenzlau hat Enertrag einen ersten Schritt hin zu einer sicheren und nachhaltigen Energieversorgung und -speicherung aus rein erneuerbaren Energien unternommen. LUX Spezial 2013 37
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