Untersuchung der Möglichkeiten für den Aufbau einer Wind- Wasserstoff-Infrastruktur in Mecklenburg-Vorpommern

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1 Wind- Wasserstoff-Infrastruktur in Mecklenburg-Vorpommern

2 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Einleitung und allgemeine Information Motivation und Ziele Stand beim Aufbau von Wasserstoff-Infrastrukturen International und National Stand der wissenschaftlich-technischen Voraussetzungen für die Wasserstoffgewinnung in Mecklenburg-Vorpommern Definition der Standorte von Wasserstoff-Tankstellen für den Straßen- und Bootsverkehr auf Basis des zu erwartenden Bedarfs Fehler! 2.1 Städte als Schwerpunkt des Bedarfs... Fehler! 2.2 Verkehrswege als Schwerpunkte des Bedarfs... Fehler! 2.3 Demonstrationsanlagen für die Wind-H 2 -Infrastruktur in Mecklenburg-VorpommernFehler! 2.4 Aufbau der Infrastruktur mit Hilfe von Einzel-Windenergieanlagen... Fehler! Textmarke nicht definiert. 2.5 Aufbau der Infrastruktur mit Hilfe vorhandener Windparks...Fehler! Textmarke nicht definiert. 2.6 Zusammengefasste Ergebnisse... Fehler! 3 Untersuchung der Möglichkeiten zur Errichtung von Anlagen zur regenerativen Stromerzeugung insbesondere von Windenergie- oder Photovoltaikanlagen in der Nähe von Tankstellen unter Berücksichtigung der betriebswirtschaftlichen Erfordernisse Fehler! 3.1 Technik und Struktur... Fehler! 3.2 Betriebswirtschaftliche Erfordernisse... Fehler! Windenergie und Wasserstofferzeugung direkt an der H 2 -Tankstelle... Fehler! Wasserstofferzeugungsanlagen direkt an der H 2 -Tankstelle basierend auf durchgeleitetem Strom aus Windparks... Fehler! Wasserstofftransport... Fehler! 3.3 Schlussfolgerungen... Fehler! 4 Darstellung der weiteren Nutzungsoptionen für Wasserstoff, insbesondere als Speichermedium für regenerativ erzeugte Elektroenergie mittels Rückverstromung, Wärmeauskopplung, Sauerstoffnutzung und Einspeisung ins Erdgasnetz unter Berücksichtigung betriebwirtschaftlicher Erfordernisse Fehler! 4.1 Herstellung und Rückverstromung des Wasserstoffs ohne Wärmenutzung... Fehler! Wirkungsgradbetrachtung... Fehler! Betriebswirtschaftliche Erfordernisse... Fehler! 4.2 Herstellung und Rückverstromung des Wasserstoffs mit Wärmenutzung... Fehler! Hintergrund... Fehler! Betriebswirtschaftliche Erfordernisse... Fehler! 4.3 Zusätzliche Sauerstoffnutzung bei der Wasserstoffherstellung...Fehler! Textmarke nicht definiert Hintergrund... Fehler! Betriebswirtschaftliche Erfordernisse... Fehler! 4.4 Einspeisung von Wasserstoff ins Erdgasnetz... Fehler! Hintergrund... Fehler! Betriebswirtschaftliche Erfordernisse der Wasserstoffnutzung aus dem Erdgasnetz zur Wärmenergieerzeugung... Fehler! Seite 2 von 9

3 4.5 Schlussfolgerung/Zusammenfassung... Fehler! 5 Bewertung der Zielstellungen und Aufgaben einer Wasserstoff-infrastruktur in Mecklenburg- Vorpommern, Handlungsempfehlungen für die Landesregierung Fehler! Textmarke nicht definiert. 5.1 Bewertungen der Ziele und Aufgaben einer Wasserstoffinfrastruktur in Mecklenburg- Vorpommern... Fehler! 5.2 Handlungsempfehlungen an die Landesregierung Mecklenburg-Vorpommern... Fehler! 1 Einleitung und allgemeine Information 1.1 Motivation und Ziele Die Entwicklungen auf dem Energiemarkt, gekennzeichnet durch Verknappung der fossilen Brennstoffe und die unerträgliche Belastung der Umwelt, haben international und national dazu gezwungen nach Alternativen der Versorgung zu suchen. Besonders die hohe CO 2 -Belastung durch den Verkehr hat die Aufmerksamkeit auf die mögliche Versorgung mit Elektroantrieb über die Brennstoffzelle und Batterie gelenkt. Mit dem 3. Statusbericht der Verkehrswirtschaftlichen Energiestrategie (VES) vom August 2007 wurden die Potenziale der erneuerbaren Energien und die rechtlichen Rahmenbedingungen für die Einführung von Wasserstoff als Kraftstoff untersucht. Der Handlungsbedarf und die Notwendigkeit von Demonstrationsprojekten wurden herausgearbeitet. 1.2 Stand beim Aufbau von Wasserstoff-Infrastrukturen International und National Im Rahmen von Clean Energy Partnership (CEP) wurde bis Ende 2007 die Alltagstauglichkeit des Energieträgers Wasserstoff als Kraftstoff in Fahrzeugen demonstriert und die Infrastruktur zur Betankung von Fahrzeugen erprobt. Im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff und Brennstoffzellen (NIP) sollen die Arbeiten fortgesetzt werden. Große Aktivitäten gibt es in Berlin, Hamburg, Nordrhein-Westfalen und Hessen. Die Vorstellungen für den Aufbau eines NRW Hydrogen Hyway gehen davon aus, besonders den öffentlichen Nahverkehr anzubinden. Dazu sollen Wasserstoff-Tankstellen errichtet werden und erste Fahrzeugflotten beschafft werden. Abbildung 1: NRW Hydrogen HyWay Bestandteil des Klimaschutz-Programms der Landesregierung Nordrhein-Westfalens Die Aufgaben fallen vor allem großen Mineralöl-, Automobil- und Energiekonzernen zu. Durch die Studie GermanHy wurde ein Entwurf für den Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur für das Jahr Seite 3 von 9

4 2030 vorgelegt. Danach soll der Aufbau ausgehend von Ballungszentren starten. Vor allem Flüssigwasserstoff soll zu den Tankstellen via Trailer und Pipelines transportiert werden. Die Erzeugung soll aus Erdgas, Biomasse und Elektrolyse erfolgen. Auch das Nebenprodukt Wasserstoff soll zum Einsatz kommen. In einer Infrastrukturanalyse von GermanHy wurden verschiedene Varianten des Tankstellenaufbaus betrachtet. Eine Variante geht von einer verteilten Nachfrage aus. Sie berücksichtigt einen schnellen Ausbau mit anfangs geringer Auslastung. Abbildung 2: Deutschlandkarte mit Anschlussjahr der Regionen mit Wasserstoff Quelle: GermanHy, M. Wietschel (FhG-ISI) Der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur und seine Auswirkungen Eine alternative Variante wäre ein möglichst wirtschaftlicher Ausbau. Das würde einen langsamen Aufbau und eine höhere Tankstellenauslastung bedeuten. Abbildung 3 Deutschlandkarte mit Anteil der Regionen mit Wasserstoff- PKW Quelle: GermanHy, M. Wietschel (FhG-ISI) Der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur und seine Auswirkungen Eine bedarfsorientierte Wasserstofftankstellenentwicklung, die von einer hohen Auslastung ausgeht, wurde ebenfalls erarbeitet. Seite 4 von 9

5 Abbildung 4: Deutschlandkarte mit bedarfsorientierter Tankstellenentwicklung Quelle: GermanHy, M. Wietschel (FhG-ISI) Der Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur und seine Auswirkungen Alle Szenarien sind dadurch gekennzeichnet, dass Mecklenburg-Vorpommern wenig von der Entwicklung des Aufbaus der Wasserstoff-Infrastruktur partizipiert. Die Nutzung der Windenergie aus Mecklenburg-Vorpommern spielt in allen Konzepten keine Rolle. Abbildung 5: Deutschlandkarte mit bedarfsorientierter Tankstellenentwicklung Quelle: GermanHy, Woher kommt der Wasserstoff in Deutschland bis 2050 Allgemein ist zu beobachten, dass in der Anfangsphase dem Wasserstoff aus Reformingprozessen noch große Bedeutung beigemessen wird. Allerdings setzt sich die Erkenntnis durch, dass nur annähernd CO 2 -freier Wasserstoff für die zukünftige Kraftstoffversorgung Sinn macht. Damit kann Mecklenburg-Vorpommern als Windland seine Vorzüge bei der Nutzung regenerativer Energien ausspielen. Seite 5 von 9

6 Abbildung 6: Daten der installierten Windenergieanlagen ( WEA) in Mecklenburg-Vorpommern Insbesondere die zukünftige Offshore-Windenergieentwicklung schafft neue Möglichkeiten für die Umwandlung von Wasserstoff in Größenordnungen. Abbildung 7: Übersichtskarte der Ostsee- Offshore- Windparks Aus den internationalen Entwicklungen sind insbesondere unsere nördlichen Nachbarn zu nennen. Sie haben mit der Scandinavian Hydrogen Highway Partnership eine bedeutsame Initiative ins Leben gerufen, die begonnen hat, einen grünen Nordischen Wasserstoff-Transport-Korridor von Norwegen über Schweden und Dänemark bis nach Deutschland aufzukommen. Seite 6 von 9

7 Abbildung 8: Übersichtskarte der Wasserstoff-Infrastruktur in Skandinavien Aber auch in Japan, USA (Kalifornien) und Italien wurden erste Schritte für den Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur eingeleitet. 1.3 Stand der wissenschaftlich-technischen Voraussetzungen für die Wasserstoffgewinnung in Mecklenburg-Vorpommern Schon frühzeitig wurden durch den Wasserstofftechnologie-Initiative Mecklenburg-Vorpommern e. V. (WTI e. V.) und seinen Mitgliedsunternehmen die Chancen für die wissenschaftlich-technische Entwicklung in Mecklenburg-Vorpommern erkannt, die sich aus dieser Situation ergeben. In Mecklenburg-Vorpommern wurde durch die Mitglieder des WTI e. V. ein guter wissenschaftlichtechnischer Vorlauf auf diesem Gebiet geschaffen, der große Chancen für die wissenschaftlichtechnische und industrielle Entwicklung des Landes in sich birgt. Insbesondere die Fachhochschule Stralsund (FHS) hat frühzeitig ein erstes Demonstrationsprojekt zur Wasserstofferzeugung auf Basis von Windenergie installiert. Mit dem Bericht: Wasserstoff-Medium zur Speicherung von regenerativ erzeugter Elektroenergie, Untersuchung zu Netzkapazität, Infrastruktur und Wirtschaftlichkeit in Mecklenburg-Vorpommern wurde bereits 2005 durch die FHS gemeinsam mit der IEE Ingenieurbüro Energieeinsparung GmbH (IEE) eine vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Mecklenburg-Vorpommern geförderte, bedeutsame Studie vorgelegt. Der WTI e. V. hat mit seinem Mitglied IEE und mit der TOTAL Deutschland GmbH Konzepte von Wind-Wasserstoff-Stationen für das CEP an der A 24 in Stolpe und für Anwendungen im Großraum Rostock an der Kreuzung der A 19 / A 20 bei Dummerstorf entwickelt. Für die Station Dummerstorf sind weitere Nutzungsmöglichkeiten, wie die Sauerstoffgewinnung und Wärmenutzung, vorgesehen. Die Arbeiten in Dummerstorf werden durch den Regionalen Planungsverband Mittleres Mecklenburg/Rostock und das Staatliche Amt für Umwelt und Natur Rostock tatkräftig unterstützt. Des Weiteren ist das Netzwerk HyPort in Mecklenburg-Vorpommern etabliert worden. Die Zielstellung des Netzwerkes besteht in der Anwendung und Markteinführung von Brennstoffzellen für die Bordenergieversorgung sowie in der 2. Phase für Elektroantriebe von Booten und Yachten. Das Netzwerk wird durch die HIAT ggmbh geführt. Hierzu erfolgte eine Abstimmung im Rahmen eines Workshops am (Anlage Protokoll Workshop über Möglichkeiten des Aufbaus einer Wind-Wasserstoff-Infrastruktur in Mecklenburg-Vorpommern ). Seite 7 von 9

8 Die in Stolpe und Dummerstorf vorgesehenen Demonstrationsanlagen können nur ein Anfang einer Entwicklung zur Nutzung des Wasserstoffs als Energieträger sein. Die oben geschilderten internationalen Bemühungen und die Aktivitäten in anderen Bundesländern sowie der weitere Ausbau der Windenergie Onshore in Mecklenburg-Vorpommern und Offshore vor den Küsten Mecklenburg- Vorpommerns waren Veranlassung, die mögliche zukünftige Entwicklung einer Betrachtung zu unterziehen. Eine erste Vision einer Wasserstoff-Infrastruktur in Mecklenburg-Vorpommern-CO 2 -frei wurde durch den WTI e. V. und IEE bereits 2007anlässlich des Parlamentarischen Abends des Landtages Mecklenburg-Vorpommerns vorgestellt. Dies wird in der folgenden Abbildung kurz skizziert. Seite 8 von 9

9 Abbildung 9: Vision einer kohlendioxidfreien Wasserstoff-Infrastruktur in Mecklenburg-Vorpommern Seite 9 von 9

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