Erstes Hybridspeicherwerk speichert künftig Windstrom

31. Oktober 2013 | Kira Crome

Um das hohe Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit der Energieversorgung in Deutschland auch in den nächsten Jahren und Jahrzehnten sicherzustellen, werden Energiespeicher eine zunehmend wichtige Rolle im Energiesystem einnehmen. Energieforscher beschäftigen sich daher mit der Idee, überschüssigen Windstrom in Gas umzuwandeln und so speicherbar zu machen. Im brandenburgischen Prenzlau hat das Windenergieunternehmen Enertrag dafür das weltweit erste Hybridkraftwerk gebaut. Jetzt wird es an das Gasnetz angeschlossen. Knapp 8.000 Gaskunden werden dann erstmals mit Windenergie versorgt – auch wenn der Wind zu stark oder gar nicht weht.

Der Wind ist eine unstete Energiequelle. Betreiber von Windenergieanlagen versuchen deshalb, anhand von Wetterdaten ihre Stromerzeugung so gut es geht vorherzusagen, um ihren Strom vermarkten zu können. Und wenn an windreichen Tagen die Produktion den Bedarf übersteigt, müssen die Anlagen gedrosselt werden, da das Stromnetz dann die großen Windstrommengen nicht aufnehmen kann. Die fluktuierende Leistung der Windkraft ist ein Problem für die Energiewende. Forschung und Energiewirtschaft suchen deshalb nach technisch ausgereiften und ökonomisch sinnvollen Lösungen, um Windstrom zu speichern. Vor allem die langfristige Speicherung ist schwierig. Denn eine Energieversorgung, die irgendwann vollständig auf fossile Quellen verzichten soll, muss auch Windflauten von mehreren Tagen oder auch Wochen überbrücken können. Bisher genutzte Speichermedien wie etwa Pumpspeicherkraftwerke helfen da nur begrenzt: Sämtliche Pumpspeicherwerke Deutschlands würden Studien zufolge derzeit gerade für ein paar Stunden ausreichend Strom liefern können.

Den Wind fangen

Ein sehr viel höheres Speicherpotenzial verspricht dagegen die „Power-to-Gas“-Technologie, die Windstrom in sogenanntes Windgas umwandelt und so speicherbar macht. Bislang gab es in der deutschen Forschungslandschaft nur wenige kleine Versuchsanlagen. Mit dem Hybridkraftwerk in der Uckermark ist die weltweit erste größere Anlage dieser Art im März 2011 in Betrieb gegangen.
Das Konzept ist einfach: Schlüsselkomponente der Anlage ist ein sogenannte Elektrolyseur, der Wasser mit Hilfe von Elektrizität in seine Grundelemente, Wasserstoff und Sauerstoff, aufspaltet. Der Wasserstoff wird dann vom Sauerstoff abgetrennt und gespeichert. Auf diese Weise entsteht – mit einem Wirkungsgrad von 80 Prozent – aus flüchtigem Strom ein gut speicherbares, energiereiches Gas: Windgas. Das Wasserstoff-Gas kann dann bei Bedarf zur Erzeugung von Wärme oder Strom genutzt werden – oder aber als Treibstoff für Autos mit Brennstoffzellen.
Das Hybridkraftwerk arbeitet mit Windstrom, den drei Windenergieanlagen mit einer Nennleistung von je 2,3 Megawatt in unmittelbarer Nähe über eine Direktleitung liefern. Der Elektrolyseur kommt flexibel, je nach Strombedarf und Windsituation, zum Einsatz: Weht so viel Wind, dass die Energie den Bedarf übersteigt, fließt der Windstrom in den Wandler. Um die Anlage Grundlastfähig zu machen, gehört zu dem Kraftwerkskomplex auch eine Biogasanlage, die in windschwachen Zeiten Strom ins Netz einspeist. Auf diese Weise kommt das Konzept gänzlich ohne fossile Energieträger aus und ermöglicht, dass erneuerbare Energie als sogenannte Regelenergie Bedarfs- und Angebotsschwankungen im Stromnetz ausgleicht.

Windgas für die Energiewende

Energiemanager prognostizieren der Technik eine große Zukunft, weil sie mit Windgas das vorhandene Gasnetz als Langzeitspeicher mit enormem Aufnahmepotenzial für erneuerbare Energien erschließt und zudem Gas- und Stromnetze zu einer integrierten Gesamtlösung verbindet. „Windgas ist einer der wichtigsten Bausteine für das Gelingen der Energiewende in Deutschland“, sagte Jörg Müller, Vorstandsvorsitzender von Enertrag, beim ersten Spatenstich zum Bau der Anschlussleitung an das Gasnetz am Montag. Für das Projekt hat sich das Windenergieunternehmen mit dem Mineralölkonzern Total, Vattenfall und der Deutschen Bahn zusammengeschlossen. Die Gesamtkosten betragen 21 Millionen Euro. Die erste Einspeisung war bereits für Mitte 2012 vorgesehen, hatte sich aber verzögert, weil eine solche Einspeisung noch Neuland für die Energiewirtschaft ist.
Die Nutzung des in Prenzlau erzeugten Windgases folgt drei Pfaden: Für die direkte Vermarktung hat sich das Unternehmen mit dem Hamburger Energieversorger Greenpeace Energy zusammengetan. Die Energiegenossenschaft bietet seit Oktober 2011 den Tarif „proWindgas“ an. Dabei zahlen die Kunden pro Kilowattstunde Erdgas einen Aufschlag von 0,4 Cent, der in den Ausbau der Windgas-Technologie fließt. Der Energieversorger wird mit dem Wasserstoff aus dem Prenzlauer Hybridkraftwerk seine aktuell knapp 8.000 Gaskunden beliefern, sobald der Anschluss ans Gasnetz Anfang 2014 fertig gestellt ist. Die zweite Möglichkeit, das Windgas zu nutzen, ist als Kraftstoff für moderne Brennstoffzellenautos. Dafür will der Kooperationspartner Total seine Tankstellen in Berlin und Hamburg mit dem Windgas aus der Uckermark beliefern. Auf dem dritten Pfad wird das Windgas dem Biogas beigemischt, um in einem angeschlossenen Blockheizkraftwerk wieder in Strom und Wärme zurückgewandelt zu werden.

Intelligente Folgetechnologien

Energieexperten glauben allerdings, dass die Energiewende mit der „Power-to-Gas“-Technologie allein nicht zu stemmen ist, weil Windgas nur begrenzt ins Gasnetz eingespeist werden kann. Derzeit sind fünf Prozent Wasserstoffanteil zulässig. Ist die Grenze des Wasserstoffgehalts erreicht, wäre eine nachgeschaltete Methanisierung eine intelligente Variante, um darüber hinaus erneuerbare Energien im Gasnetz zu transportieren, zu speichern und zu nutzen. Derzeit forscht das Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik in einer Versuchsanlage des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung an der Herstellung von erneuerbarem Methan aus Windgas. Das dafür benötigte CO2 wird aus den Abgasen von Biogasanlagen gewonnen. Im Sommer dieses Jahres gelang die Herstellung einer besonders reinen Methanqualität – so hochwertig wie russisches Erdgas, bilanzierten die Forscher. Damit ist man der unbegrenzten Speicherung von Windenergie im Erdgasnetz noch einen weiteren Schritt näher gekommen.

(c) Enertrag

www.enertrag.com/projektentwicklung/hybridkraftwerk.html

www.greenpeace-energy.de/windgas.html

Gutachten des Fraunhofer Instituts IWES zur energiewirtschaftlichen und ökologischen Bewertung eines Windgas-Angebotes, Februar 2011, abrufbar unter http://www.greenpeace-energy.de/fileadmin/docs/sonstiges/Greenpeace_Energy_Gutachten_Windgas_Fraunhofer_Sterner.pdf

 

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