Wissenswert. Die Energie-Wender: Speicher-Macher. von Florian Schwinn

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1 Hessischer Rundfunk hr2-kultur Redaktion: Dr. Regina Oehler Wissenswert Die Energie-Wender: Speicher-Macher von Florian Schwinn SENDUNG: , UHR, HR2-KULTUR Regie: Florian Schwinn Florian Schwinn Copyright Dieses Manuskript ist urheberrechtlich geschützt. Der Empfänger darf es nur zu privaten Zwecken benutzen. Jede andere Verwendung (z.b. Mitteilung, Vortrag oder Aufführung in der Öffentlichkeit, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verteilung oder Zurverfügungstellung in elektronischen Medien, Übersetzung) ist nur mit Zustimmung des Autors/der Autoren zulässig. Die Verwendung zu Rundfunkzwecken bedarf der Genehmigung des Hessischen Rundfunks.

2 DIE ENERGIEWENDER: SPEICHERMACHER 1 ATMO 1 Möwen, Hafen, Stadt Flensburg. Die Hafenstadt an der Ostsee im äußersten Norden Deutschlands. Die Touristen bestaunen die Fassaden der alten Bürgerhäuser, die Handelshöfe und Speicherhäuser, den einstigen Marinehafen, in dem heute Sportboote liegen, gesäumt von neuen Wohnhäusern direkt am Wasser. Was kaum jemandem auffällt: die meisten dieser Häuser haben keinen Kami n. Es raucht nichts über den Dächern, auch im tiefsten Winter nicht. Die Stadt Flensburg ist ein weitgehend unsichtbarer Wärmespeicher, 98 Prozent der Wohnungen und Geschäftshäuser, der Büros und Verwaltungsgebäude werden mit Fernwärme versorgt. Die wird zentral von einem Kohlekraftwerk hergestellt, das in Kraft- Wärme-Kopplung gleichzeitig Strom produziert - die umweltfreundlichste Form der alten Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen. Zumal seit einer Umrüstung bis zu einem Viertel der Kohle ersetzt wird durch Holzabfälle. ATMO 2 Elektrodenheizkessel fährt an Seit Ende Januar 2013 haben die Stadtwerke Flensburg etwas für Deutschland ziemlich Neues in Betrieb genommen den größten Tauchsieder des Landes: einen Elektrodenheizkessel. Wobei Tauchsieder ist nicht ganz der richtige Vergleich, denn da heizt der elektrische Strom zunächst eine Metallspirale, die dann die Wärme ans Wasser abgibt. Beim Elektrodenheizkessel geht es ohne Umweg direkt ins Wasser. Es empfiehlt sich also nicht, mit dem Finger im Kessel zu prüfen, ob s schon warm ist, sagt Wirtschaftsingenieur Claus Hartmann. Take 1 (Claus Hartmann) Man muss sich das wirklich als Kessel vorstellen, sieben Meter hoch, drei Meter Durchmesser und darin fließt dann wirklich der Strom. Innendrin sind 24 Kubikmeter leitfähiges Wasser, und in diesem Wasser fließt dann wirklich der

3 DIE ENERGIEWENDER: SPEICHERMACHER 2 Strom. Richtung permanent wechselnd, 50 Hertz, das ist halt die normale Netzfrequenz. Und da wird dann Wasser auf ungefähr 103 Grad Celsius erwärmt, an unser Fernwärmenetz übergeben und in unseren Wärmespeicher eingespeichert. So dass wir halt kurzfristig hohe Strommengen aufnehmen können, daraus Wärme erzeugen und die dann zeitversetzt nutzen können. In Betrieb nehmen dufte Projektleiter Claus Hartmann den neuen Kessel bei den Flensburger Stadtwerken allerdings nicht alleine. Auf den symbolisch grünen Knopf wollte da schon der Umweltminister des Landes Schleswig-Holstein drücken, denn was hier geschieht ist wichtig für die Energiewende. In dem neuen Kessel kann der Strom der vielen hundert Windräder im Norden Deutschlands zu Wärme gemacht werden. Damit wird der eben noch überschüssige Öko-Strom speicherbar als Wärme. Rund zwei Millionen Euro haben sich die Flensburger Stadtwerke ihren neuen glänzenden Kessel kosten lassen. Das Knowhow ist allerdings importiert: eine dänische Firma hat den Elektrodenheizkessel in ein nagelneues Kesselhaus auf das Kraftwerksgelände in Flensburg gebaut. Die Dänen haben viel Erfahrung mit dem Bau solcher Anlagen. Sie nutzen den überschüssigen Strom ihrer vielen Windräder schon lange, um damit Fernwärme zu produzieren. Einen solch großen Kessel wie den in Flensburg gibt es allerdings in ganz Dänemark nicht. Take 2 (Claus Hartmann) Der hat eine Leistung von 30 Megawatt elektrische Aufnahmeleistung und natürlich auch thermische Abgabeleistung. Also der Wirkungsgrad ist eins, das ist ja anders als bei vielen anderen Möglichkeiten um Strom zu speichern. Aber es ist natürlich so, dass wir aus Strom Wärme machen. Wärme ist, thermodynamisch betrachtet natürlich das deutlich schlechtere Produkt. Man kann es nicht rückverstromen. Es gäbe zwar theoretisch Möglichkeiten, vielleicht zehn oder zwanzig Prozent rückzuverstromen, aber das haben wir nicht vor und das macht auch keinen Sinn. ATMO 3 Windräder Wenn an Nord- und Ostsee der Wind weht und dann auch noch die Sonne scheint, sind die Stromnetze im Norden an ihrer Kapazi-

4 DIE ENERGIEWENDER: SPEICHERMACHER 3 tätsgrenze. Im Sommer 2012 registrierte die Leipziger Strombörse zum ersten Mal über Megawatt Einspeiseleistung von Photovoltaikanlagen und Windrädern. Der Strompreis sank in Leipzig weit ins Minus. Die Atomstromer, die auch an solchen Tagen ihren Strom loswerden müssen, da ihre Atomkraftwerke nicht schnell herunter gefahren werden können, müssen dann draufzahlen. Und in Schleswig-Holstein, wo hunderte Windräder über tausenden von Solardächern drehen, müssen dann Windkraftanlagen abgeschaltet und Biogasanlagen gedrosselt werden. Das darf zwar laut Erneuerbare Energien Gesetz nicht sein, muss aber gemacht werden, um die Netze nicht zu überlasten. Seit Wirtschaftsingenieur Claus Hartmann an solchen Tagen seinen Elektrodenheizkessel zuschalten kann, werden die Stromspitzen im Norden besser abgefangen. ATMO 3 Windräder Von Flensburg aus gut vierhundert Kilometer über die Ostsee nach Südosten. Auch in der Uckermark nahe der polnischen Grenze drehen sich die Windräder. Hier residiert auf Gut Dauerthal, ein paar Kilometer von der Kreisstadt Prenzlau entfernt, die Enertrag AG eines der neuen Energieunternehmen. Groß geworden mit den erneuerbaren Energien, seit zwanzig Jahren mit diesem neuen Markt gewachsen und heute mit 440 Mitarbeitern europaweit aktiv. Enertrag baut und betreibt Windkraftanlagen und kennt seit langem das Problem der volatilen, also veränderlichen erneuerbaren Energiegewinnung. Nur die Stromgewinnung aus Wasserkraftwerken und Biogasanlagen lässt sich planen. Wasserkraftwerke sind aber nur an fließenden Gewässern oder Stauseen möglich und bedeuten harte Eingriffe in die Natur. Und die nach Mais als Brennstoff hungernden Biogasanlagen gibt es schon häufiger in Deutschland, als der Landschaft gut tut. Also haben sich die Ingenieure von Enertrag daran gemacht, den Strom aus ihren Windanlagen, der bisweilen im Überfluss vorhanden ist, speicher-

5 DIE ENERGIEWENDER: SPEICHERMACHER 4 bar zu machen. Und zwar nicht einfach nur als Wärme, wie das in Flensburg geschieht, sondern als wiederverwendbare Energie. ATMO 4 Hybridkraftwerk Auf dem Acker in der Nähe des Firmensitzes ist zwischen Windrädern und neben einer Biogasanlage eine unscheinbare Halle gebaut worden. Nebenan aufgeständert ein paar weiße Gastanks von der Größe eines Lastzugs. Auf der Halle steht neben dem Firmenlogo in großen blauen Lettern Hybridkraftwerk. In der Halle arbeitet die jüngste Entwicklung des Projektingenieurs Florencio Gamallo. An der Wand ein Schaubild, das den vielen Besuchern erklärt, was hier aus dem Strom der Windräder produziert wird und was man mit diesem Produkt alles machen kann. Das Produkt ist Wasserstoff. H Wasserstoff, steht dann auch auf einem der beiden Auffangbehälter über der großen Maschine in der Halle. Auf dem anderen steht O Sauerstoff. Davor steht der Projektingenieur aus Südamerika und erklärt. Take 3 (Florencio Gamallo) Was wir hier haben ist ein Elektrolyseur. Mit dieser Anlage können wir Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten mittels Strom. Dafür benutzen wir Strom von unseren Windkraftanlagen. So wird der Windstrom speicherbar in einer anderen Energieform. Als Wasserstoff ist er leicht zu transportieren und kann überall wieder eingesetzt werden. Um damit Auto zu fahren oder auch um wieder Strom und zusätzlich Wärme zu produzieren. Oder als Beimischung im Gasnetz, in das ja auch schon gereinigtes Biogas aus einigen Biogasanlagen eingespeist wird. Die Elektrolyse ist eigentlich eine altbekannte Technik. Sie wurde im Jahr 1800 entdeckt. Die Chemische Industrie setzt Elektrolyseure in vielfältiger Weise ein, um sich mit Rohstoffen zu versorgen. Also, dachten sich die Ingenieure bei Enertrag, kaufen

6 DIE ENERGIEWENDER: SPEICHERMACHER 5 wir doch einfach so ein Gerät und probieren es aus. Schnell stellte sich aber heraus, dass es das Gerät, was die Windstromer brauchen, nicht zu kaufen gibt. Die gängigen Elektrolyseure können nämlich nicht mit schwankender Energiezufuhr umgehen. Sie laufen unter Volllast oder gar nicht, sind also für die Wasserelektrolyse aus Windstrom gänzlich ungeeignet. So wurde aus einer scheinbar einfachen Idee ein millionenschweres Projekt. Enertrag suchte sich Partner, die am Wasserstoff interessiert sind - Total, Vattenfall und die Deutsche Bahn. Zehn Millionen Euro Entwicklungskosten und Investitionen in das Wasserstoffsystem waren nötig. Den größten Anteil steuerte das Land Brandenburg bei. Take 4 (Florencio Gamallo) Was wir hier gemacht haben., ist einen Elektrolyseur entwickeln, die auch unter variabler Leistung gut arbeiten können. Und unter Teilleistung ist der Wirkungsgrad noch höher. Dann können wir nicht nur die Schwankungen von der Windenergie benutzen Schwankungen, die wir auf Grund von der Netzstabilität nicht im Netz einspeisen sollten sondern mit diesem Betriebsmodus können wir auch unseren Wirkungsgrad ein bisschen weiter verbessern. Wirkungsgrad das ist das Zauberwort der Energieingenieure. Wie viel Energie setze ich ein, oder wie viel Energiegehalt hat der eingesetzte Brennstoff und wie viel Energie bekomme ich am Ende wieder heraus? Wie effizient ist mein Kraftwerk? Ein Atomkraftwerk hat einen Wirkungsgrad von ungefähr 35 Prozent, die modernsten Kohlekraftwerke erreichen 38 Prozent. Der von Florencio Gamallos Team entwickelte Elektrolyseur erreicht im Vollastbetrieb über 70 Prozent, im Teillastbetrieb also dem normalen Betriebsmodus, wenn der Strom direkt von den Windrädern kommt über 80 Prozent. ATMO 5 Stadt, Verkehr Gut 600 Kilometer südwestlich von Prenzlau: Frankfurt am Main. Sitz der Alianza del Clima, des 1990 gegründeten Klimabündnis-

7 DIE ENERGIEWENDER: SPEICHERMACHER 6 ses der europäischen Städte mit den indigenen Völkern der Regenwälder. Die Stadt, die sich Energieeffizienz auf die Fahnen geschrieben hat, deren städtische Baugesellschaften nur noch Passivhäuser neu bauen und Altbauten zu Passivhäusern modernisieren. Die Stadt mit dem ersten Green Building Hochhaus der Welt. Aber weit davon entfernt, sich mit erneuerbaren Energien selbst versorgen zu können. Auch nicht im Verbund mit der Region, denn das hessische Umland kann nicht viel zuliefern. In Hessen ist in Sachen Energiewende bislang mehr geredet als getan worden. Dennoch hat sich der regionale Energieversorger Mainova AG einiges vorgenommen, sagt Vorstandsvorsitzender Constantin Alsheimer. Auch Frankfurt will den überschüssigen Strom aus den Erneuerbaren Energien speichern. Eine Pilotanlage der in der Thüga-Gruppe zusammen geschlossenen Stadtwerke aus ganz Deutschland soll in Frankfurt entstehen. Take 6 (Constantin Alsheimer) Wir wollen nämlich erproben, zu welchen Kosten genau sich dieses Gas herstellen lässt. Zurzeit ist es so, dass die Versorgungssicherheit, die immer dann erforderlich ist, wenn Wind nicht weht, durch fossilen Gaseinsatz wirtschaftlicher dargestellt werden kann. Das heißt man nutzt fossile Gaskraftwerke oder auch andere Kraftwerke flexibler Natur, um immer dann Strom zu produzieren, wenn der Wind nicht weht. Wenn aber das Ziel der Bundesregierung, im Laufe der Jahre immer mehr Anteil an erneuerbaren Energien zu produzieren, erhalten bleibt, dann funktioniert diese Pufferung über fossile Kraftwerke nicht mehr. Dann muss man regenerativ erzeugte Elektronen ins Netz bringen, und das heißt, es bleibt gar nichts anderes übrig, als auf Speicher zurück zu greifen, die man immer dann befüllt, wenn regenerativ erzeugte Elektronen im Überfluss vorhanden sind und die dann wieder umgewandelt werden in Strom über Gas nämlich wenn dieser Strom benötigt wird. 60 Kubikmeter Wasserstoff soll die Pilotanlage in Frankfurt pro Stunde direkt in das Gasnetz einspeisen, sechs Mal so viel wie der Elektrolyseur in Prenzlau. Und doch wird das so erzeugte Erdgasgemisch gerade mal 20 bis 30 Familien in Frankfurt versorgen können. Mit dem in Prenzlau in einer Stunde erzeugten Wasserstoff kann ein einzelnes Auto tausend Kilometer weit fahren. Es handelt sich also um winzige Anfangsversuche einer neuen Spei-

8 DIE ENERGIEWENDER: SPEICHERMACHER 7 chertechnologie. Aber der Weg, das Gasnetz mit Gas aus erneuerbaren Energien aufzufüllen da sind sich die Vordenker in Prenzlau und Frankfurt einig ist zukunftsweisend. Das Gasnetz ist der größte Energiespeicher Deutschlands. Take 7 (Constantin Alsheimer) Wir sind natürlich angehalten als Unternehmen, nach kaufmännischer Ratio zu handeln. Und wir überlegen uns: wie wird der Markt der Zukunft aussehen. Und das können Sie nie abstrakt tun. Das können Sie immer nur dann tun, wenn Sie etwas konkret sehen, sehen wie eine technische Anlage reagiert, wie störanfällig sie ist. Denn wenn es dann zu einer Großanlage kommt, dann reden Sie ja bei Energieanlagen immer über große Volumina im zwei bis dreistelligen Millionenbereich, Sie reden immer über Anlagen, die letztlich Laufzeiten haben von 20 Jahren und mehr. Und deshalb muss man früh anfangen, sich mit Technologie, mit neuer Technologie vertraut zu machen. Die erste Biogasanlage hat 1789 der Erfinder der Batterie gebaut Alessandro Volta. Die ersten Biogasanlagen der jüngeren Zeit wurden in den 1970er Jahren in Deutschland entwickelt. Die erste Windkraftanlage zur Stromerzeugung ist 1887 gebaut worden. Die erste große Windkraftanlage der jüngeren Zeit ist in den 1980er Jahren in den Kaiser-Wilhelm-Koog an die Nordsee gestellt worden. Warum ist in diesen ganzen Jahren niemand auf die Idee gekommen, dass man Strom nicht nur in Batterien speichern sollte. Gut, es gibt Pumpspeicherkraftwerke. Da wird mit überschüssiger Energie Wasser den Berg hinauf gepumpt und bei Strommangel durch die Turbinen wieder herabgelassen. Eine Insellösung für wenige Landstriche. Und sonst? Sonst überall gute Ideen als zarte Anfänge. Wir mussten bisher keine Speicherlösungen entwickeln für volatilen Strom, also für schwankende Strommengen, sagen die Ingenieure. Wir sind nicht darum gebeten worden. Jetzt wurden sie gebeten aber jetzt dauert es eben etwas