04012 Wasserstofferzeugung mit Elektrolyse und Verwertung im BHKW im 1-MW-Maßstab zur Energieversorgung eines Industriebetriebs
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Im Rahmen der Energiewende und der Dekarbonisierung der Wirtschaft wird Wasserstoff künftig eine wichtige Rolle spielen. Seine Verbrennung zu Wasser gilt als sehr umweltfreundlich und aus Wasser kann wieder Wasserstoff z. B. über PEM-Elektrolyse hergestellt werden. Die Herstellung ist sehr umweltverträglich, wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen kommt.
Ferner dient Wasserstoff als chemischer Speicher für Strom. Dies kann bei der Stabilisierung der Stromnetze helfen, indem bei Leistungsüberschuss im Stromnetz der Netzbetreiber elektrische Leistung als negative Regelenergie an den Betreiber der Elektrolyseanlage abgibt. So kann man die Abregelung von erneuerbaren Stromquellen vermeiden, wenn dies aus Gründen der Netzstabilität erforderlich sein sollte. 2020 waren dies immerhin 6,16 TWh [1].
Diese Speichereigenschaft kann so von Industriebetrieben genutzt werden, wenn diese den Eigenverbrauchsanteil über den Wasserstoffweg in Form von Strom, Wärme und Kälte an einem Standort erhöhen wollen. Bei der gegenwärtigen Tendenz steigender Strompreise und der gleichzeitigen Notwendigkeit, CO2-Emissionen zu vermeiden, ist dies sinnvoller, als Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen.
Das nachfolgende Beispiel zeigt, wie dies gelingen kann und welche technischen, wirtschaftlichen und organisatorischen Hürden noch zu überwinden sind, wenn diese Form der Energieversorgung Verbreitung finden soll. von: |
1 Einleitung
European Green Deal
Die EU hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 der erste klimaneutrale Kontinent zu werden. Zu diesem Zweck hat sie den „European Green Deal” verabschiedet, der die EU zum Weltmarktführer für grüne Technologien machen und gleichzeitig Wirtschaftswachstum gewährleisten soll. Unter Experten und Forschenden besteht Einigkeit, dass das Erreichen von Treibhausgasneutralität die Dekarbonisierung der gesamten Wirtschaft erfordert.
Die EU hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 der erste klimaneutrale Kontinent zu werden. Zu diesem Zweck hat sie den „European Green Deal” verabschiedet, der die EU zum Weltmarktführer für grüne Technologien machen und gleichzeitig Wirtschaftswachstum gewährleisten soll. Unter Experten und Forschenden besteht Einigkeit, dass das Erreichen von Treibhausgasneutralität die Dekarbonisierung der gesamten Wirtschaft erfordert.
Der Ausbau der erneuerbaren Energien ist eine zentrale Säule der Energiewende. Bis 2025 sollen 40 bis 45 Prozent des in Deutschland verbrauchten Stroms aus erneuerbaren Energien stammen. Die wichtigsten erneuerbaren Energieträger sind Sonne und Wind. Um eine zuverlässige Stromversorgung auch in Zeiten der „Dunkelflaute” sicherzustellen, ist es notwendig, Erzeugungsüberschüsse von Wind und PV zu speichern und bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen.
BHKW derzeit günstiger als Brennstoffzellen
Mit diesem grünen Strom kann über die Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. Wird dieser klimaneutrale Brennstoff im Verbrennungsmotor eines Blockheizkraftwerks genutzt, kann er wieder zurück in Strom und Wärme und/oder Kälte verwandelt werden. Neben Wasserstoff ist ein breites Spektrum an Gasarten einsetzbar wie z. B. variable Gasmischungen von Wasserstoff mit Methan oder Schwachgasen. Dies erhöht die Flexibilität, ist natürlich durch die Nutzung eines fossilen Energieträgers nicht ganz so klimafreundlich, wenn das Methan nicht aus Biogasanlagen stammt. Dabei sind BHKW zur Verbrennung von Wasserstoff derzeit robuster und kostengünstiger als Brennstoffzellen.
Mit diesem grünen Strom kann über die Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. Wird dieser klimaneutrale Brennstoff im Verbrennungsmotor eines Blockheizkraftwerks genutzt, kann er wieder zurück in Strom und Wärme und/oder Kälte verwandelt werden. Neben Wasserstoff ist ein breites Spektrum an Gasarten einsetzbar wie z. B. variable Gasmischungen von Wasserstoff mit Methan oder Schwachgasen. Dies erhöht die Flexibilität, ist natürlich durch die Nutzung eines fossilen Energieträgers nicht ganz so klimafreundlich, wenn das Methan nicht aus Biogasanlagen stammt. Dabei sind BHKW zur Verbrennung von Wasserstoff derzeit robuster und kostengünstiger als Brennstoffzellen.
