Mit welcher Summe beteiligen sich TOTAL, Vattenfall und DB an dem Projekt?

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1 Fragen und Antworten ENERTRAG Hybridkraftwerk Vor welchem Hintergrund wurden die Kooperationen zum Hybridkraftwerk mit Total, Vattenfall und der DB geschlossen? Was sind die Inhalte der Kooperation? Inhalt der Kooperation ist insbesondere der Aspekt der Forschung und Erprobung der Technologie. Das gemeinsame Interesse der Projektpartner ist die planbare Bereitstellung von Windstrom, die Erforschung von Wasserstoff als Speichertechnologie sowie die Bereitstellung von nachhaltig erzeugtem Wasserstoff für Antriebe. Wie hoch sind die Investitionen? Die Investitionen in das Wasserstoffsystem betragen rund 10 Mio. Euro. Die Gesamtinvestitionen für alle im Projekt errichteten Anlagenteile betragen mehr als 21 Mio. Euro. Gefördert wurde das Pilotprojekt im Rahmen der Gemeinschaftsaufgabe Ost und nach dem 7. Rahmenplan für FuE vom Land Brandenburg. ENERTRAG stellt aus eigenen Mitteln für die Erforschung und Entwicklung des Hybridkraftwerkes mehr als 2 Mio. Euro zur Verfügung. Mit welcher Summe beteiligen sich TOTAL, Vattenfall und DB an dem Projekt? TOTAL, Vattenfall und die Deutsche Bahn beteiligen sich mit jeweils EUR

2 Was ist ein Hybridkraftwerk? Ein Hybridkraftwerk ist die bedarfsgerechte Kombination der Herstellung von Strom, Treibstoff und Wärme aus erneuerbaren Quellen: Windkraft + Biogas + Wasserstofferzeugung + Speicherung + Tankstelle + bedarfsgerechte Stromerzeugung aus BHKW + Regelenergie. Das Hybridkraftwerk in Prenzlau stellt sich erstmalig dieser Aufgabe, lokal verfügbare Energiearten bedarfsgerecht mit hohem Wirkungsgrad zu koppeln. Andere Konzepte decken nur Teile dieser Technologie ab: - Windturbine und PV-Anlage (Insel Pellworm) - Hochtemperatur-Brennstoffzelle und Gasturbine Wofür sind Hybridkraftwerke gut? Was sind die Vorteile? Mit Hilfe von Hybridkraftwerken wird erstmals erforscht, verschiedene, fluktuierende Erzeugungsquellen - speziell bei den Erneuerbaren Energien - sinnvoll miteinander zu verzahnen. Bislang gilt: die Volatilität jeder einzelnen Erneuerbaren Energiequelle für sich genommen ist auch ihr Schwachpunkt. Interessant an dem hier vorliegenden Ansatz ist, dass das Konzept gänzlich ohne fossile Energieträger auskommt. Das ENERTRAG-Hybridkraftwerk soll im Betrieb den praktischen Nachweis erbringen, dass eine sichere und nachhaltige Energieversorgung auf Basis von Erneuerbaren Energien speziell der Windenergie möglich ist. Das Kraftwerk erzeugt Wasserstoff klimaneutral mit Hilfe von Windenergie und setzt ihn bei Bedarf wieder zur 2

3 Stromerzeugung ein. Dadurch kann Erneuerbare Energie bedarfsorientiert in das Stromnetz eingespeist werden. Die Lastprognose eine wichtige Größe für das Management eines Stromnetzes soll mit Hilfe des Hybridkraftwerks soweit verfeinert werden, dass die Abweichung der realen Stromproduktion von der prognostizierten Stromproduktion auf ein Minimum sinkt. Diese Technologie öffnet das Tor für die langfristige, an der Nachfrage orientierten Vermarktung Erneuerbarer Energie und ihren Einsatz als sogenannte Regelenergie. Regelenergie wird für den Ausgleich von Bedarfs- und Angebotsschwankungen im Stromnetz benötigt. Darüber hinaus eröffnet sich mit dem Direktabsatz von Wasserstoff in Industrie und Verkehr ein weiterer wirtschaftlich und technologisch sehr attraktiver Markt mit sehr großem Volumen. Woher stammt der Windstrom? Der Windstrom stammt von drei Windturbinen des Typs Enercon E-82, jede mit einer Nennleistung von 2,3 Megawatt (MW), die über ein Mittelspannungskabel mit der Elektrolyseanlage direkt elektrisch verbunden sind. Dieses Mittelspannungskabel ist zudem eingebunden in das Mittelspannungsnetz, das über das Umspannwerk Bertikow direkt in das 220kV-Höchstspannungsnetz der 50Hertz Transmission GmbH einspeist. 3

4 Wie viel CO 2 wird vermieden? Wie viel Strom wird produziert? Das Hybridkraftwerk wird voraussichtlich 16 GWh Strom im Jahr produzieren. Dies entspricht einer jährlichen CO 2 - Vermeidung gegenüber dem durchschnittlichen deutschen Strommix von Tonnen. Ist die Speicherung der Windenergie als Wasserstoff wegen der hohen Wirkungsgradverluste nicht unheimlich ineffizient? Der Wirkungsgrad der Wasserstofferzeugung beträgt 75-82%, die anfallende Wärme kann ebenfalls genutzt werden, so dass über 90% der Energie genutzt werden können. Die Nutzung des Wasserstoffs im Auto hat den doppelten Wirkungsgrad von Ottomotoren, also 50%, so dass sich insgesamt 45% Wirkungsgrad für den Treibstoffpfad ergeben. Die Rückverstromung im BHKW hat 38% Wirkungsgrad plus 40% Wärmenutzung, hier erreichen wir 80% Gesamtwirkungsgrad. Wasserstoff zu 100% aus erneuerbarer Energie ist ein wertvolles Gut, welches mit höheren Wirkungsgraden als fossile Brennstoffe wie Öl und Gas genutzt werden kann. Wie viel Strom und Wärme können die Wasserstoff- Biogas-BHKWs erzeugen? Jedes BHKW (Blockheizkraftwerk) erzeugt rund MWh elektrische und rund MWh thermische Energie pro Jahr. Geplant ist die Einspeisung der Wärme in 4

5 das Netz der Stadt Prenzlau. Diese Wärmemenge reicht aus, um 80 Einfamilienhäuser zu beheizen. Die in einem BHKW erzeugte Strommenge entspricht dem jährlichen Verbrauch von gut 600 Durchschnittshaushalten (ca kwh Jahresverbrauch). Wie groß ist die Speicherkapazität des Hybridkraftwerks für den Wasserstoff? Der Elektrolyseur produziert bei Nennlast 120 Nm3/h Wasserstoff und 60 Nm3/h Sauerstoff. Der Wasserstoff wird über 2 Kompressoren auf einen Druck von 42bar verdichtet und in 3 stationäre Gasspeicher mit einem Gesamtfassungsvermögen von kg (@42 bar) eingeleitet. Wie hoch ist der Gesamtwirkungsgrad des Wasserstoff-Hybridkraftwerks? Das Hybridkraftwerk wird alle drei Energiesektoren (Strom, Treibstoff, Wärme) bedienen. Also muss der Gesamtwirkungsgrad über alle drei Energiesektoren betrachtet werden. Dieser beträgt je nach Fahrweise bis zu 65 %. Wie hoch ist die Lebenszeit einer Elektrolyseanlage? Insgesamt gelten alkalische Elektrolysesysteme als technisch ausgereift und daher auch als äußerst zuverlässig. Kritischste Komponente ist der Zellstapel. Als Regel für alkalische Elektrolyseure gilt eine Generalüberholung aller 5

6 7-12 Jahre, bei der die Elektroden ersetzt bzw. reaktiviert, sowie die Diaphragmen ausgetauscht werden. Der Großteil der Komponenten können hingegen wiederverwendet werden. Eine beträchtliche Anzahl an alkalischen Elektrolyseuren sind teilweise über 20 Jahren ohne Öffnung des Moduls in Betrieb. Die Verfügbarkeit großer Elektrolyseure in industriellen Anwendungen liegt bei 98%. Wie viel Wasser wird bei der Elektrolyse verbraucht? Für 1 Nm³ Wasserstoff wird ca. ein Liter Wasser benötigt. Die Elektrolyse verbraucht bei Nennleistung 3 m³ Wasser pro Tag. Braucht man dafür destilliertes Wasser? Nein, es reicht aus, wenn das Wasser demineralisiert und deionisiert ist. Ist eine Biogasanlage als Energiequelle erforderlich? Die Biogasanlage ist keine Energiequelle für die Wasserstoff- Erzeugung. Der Wasserstoff des Enertrag Hybridkraftwerks wird nur mit Windenergie erzeugt. Erst in der Rückverstromungsphase werden im Enertrag Hybridkraftwerk bedarfsgerecht Biogas und H2 gemischt. Dadurch wird eine Verbesserung in der Verbrennungsqualität von Biogas erreicht. 6

7 Warum verwendet Enertrag die Elektrolyse als Lastkomponente und keine Batterie? Ist eine Batterie wegen geringerer Wirkungsgradverluste nicht besser geeignet? Große Speicherpotentiale lassen sich mit Batterien nicht realisieren. Zudem besteht die Herausforderung bei der Speicherung, große Energiemengen über einen langen Zeitraum zu speichern, was effizient mit Batterien nicht möglich ist. Warum verfolgt Enertrag den Weg mit Wasserstoff als Energiespeicher? Wasserstoff ist ein universell nutzbarer Energieträger mit extrem hoher Energiedichte (gewichtsbezogen). Neben der Nutzung des Wasserstoffs zur Rückverstromung und zur Versorgung der H2-Mobilität mit Kraftstoff eröffnet Wasserstoff einen zweiten Transportweg über die bestehende Gasinfrastruktur. Warum verwendet Enertrag einen alkalischen drucklosen Elektrolyseur, warum keinen PEM- Elektrolyseur? Alkalische drucklose Elektrolyseure sind für den erforderlichen Leistungsbereich des Enertrag Hybridkraftwerks sicher, getestet und bieten eine in jeder Hinsicht zufriedenstellende Leistung. Auch in Fragen Preis- /Leistungsverhältnis ist der alkalische Elektrolyseur in großen Leistungsklassen dem PEM-Elektrolyseur deutlich überlegen. 7

8 PEM-Elektrolyseure sind weitgehend in der Prototyp-Phase. Kommerziell verfügbare Anlagen werden überwiegend in Anwendungen eingesetzt werden, in denen der Gesamtwirkungsgrad eine untergeordnete Rolle spielt. Warum wird statt Blockheizkraftwerken keine Brennstoffzelle zur Rückverstromung genutzt (da höherer Wirkungsgrad)? Wenn Brennstoffzellen für solche Systeme erfolgreich und zuverlässig nutzbar sind und in die Massenproduktion gehen, wären sie sicher zu bevorzugen. Wie steht ENERTRAG zur Methanisierung? Methanisierung aus erneuerbar gewonnenem Wasserstoff ist für Niederdruckgasnetze mit Unterverteilung auf regionale Verbrauchernetze sinnvoll. Durch Methanisieren von H2 mit einer örtlichen CO2 Quelle (z. B. Biogas oder die Abtrennung von CO2) entsteht kompatibles Gas zur Substitution von Erdgas in Gaskraftwerken zur Ausregelung flukturierender erneuerbarer Energien. Allerdings ist der Methanisierungsprozess gegenüber einer H2-Direkteinspeisung mit erhöhten technischen Investitionen und Wirkungsgradverlusten verbunden. Wie hoch sind die Wirkungsgradverluste bei der Methanisierung? Wir müssen bei diesem Prozess Wirkungsgradverluste hinnehmen, jedoch ist es möglich, H2 zu nahezu 80% direkt in eine Erdgasleitung zu schieben. Bei der Nutzung von H2 in 8

9 Form von Methan entsteht ein nachteiliger Wirkungsgrad von 65% bezogen auf den oberen Heizwert. Wo sieht Enertrag Grenzen in der installierten Leistung solcher Hybridkraftwerke? Die Nachfrage nach Wasserstoff wird die Entwicklung stark beeinflussen. Modular aufgebaute Systeme, größere Hybridkraftwerke oder die Verknüpfung von mehreren kleineren könnten die nächsten Schritte sein. Wie schätzt Enertrag die Gefahren von Wasserstoff ein? Die seit Jahrzehnten in der Industrie etablierte Nutzung von Wasserstoff zeigt keine erhöhten Gefahrenwerte. Solange die empfohlenen Sicherheitsvorschriften beachtet werden, ist Wasserstoff nicht gefährlicher als Benzin oder Erdgas. Wie hoch sind die Verluste durch das Diffundieren des Wasserstoffs? In dem spezifizierten Arbeitsdruck- und Temperaturbereich der eingesetzten Komponenten des Enertrag Hybridkraftwerks entstehen keine Diffusionsverluste. Was ist der heutige Entwicklungsstand? Das Hybridkraftwerk wurde am 25. Oktober 2011 in den Testbetrieb übernommen. 9

10 Es besteht Forschungsbedarf im Bereich der Systemintegration. Die Elektrolyse im Multimegawattbereich wird optimiert. Die Möglichkeiten der Wasserstoff-Einspeisung in das Erdgassystem bis zu einem Anteil von 5 % werden analysiert. Es wird an einer Optimierung in den Bereichen Stromspitzenmanagement, Schnellregelbarkeit und Standby- Zustand gearbeitet. Wie viele Arbeitsplätze entstehen durch dieses Projekt? In Verbindung mit der Entwicklung, dem Bau und dem späteren Betrieb des Hybridkraftwerkes werden bei ENERTRAG zehn qualifizierte Arbeitsplätze gesichert und sechs neue Arbeitsplätze geschaffen. Im Übrigen hängen alle Arbeitsplätze der erneuerbaren Branche von solcher Technologie ab, denn ohne bedarfsgerechte Produktion sind die notwendigen Anteile von deutlich über 20% erneuerbarer Energie nicht erreichbar. Wie viel Wasserstoff kann voraussichtlich für die Zapfsäulen in Berlin produziert werden? In einem ersten Schritt ist vorgesehen, 400kg monatlich aus der Uckermark nach Berlin zur H2-Tankstelle Heerstraße zu transportieren (dies entspricht knapp 2 Tage der Erzeugungskapazität). Ab 2013 sind mehrere Belieferungen wöchentlich möglich und geplant; es können dann verschiedene TOTAL Standorte in Berlin und Hamburg versorgt werden. 10

11 Für wie viele gefahrene Kilometer reicht dieser Wasserstoff? Der aktuelle Verbrauch der in Berlin laufenden Brennstoffzellen-PKW der verschiedenen Hersteller liegt bei ungefähr 1kg/100km. Bei einer jährlichen Liefermenge von 5.000kg sind dies schon ½ Mio. grüne Fahrkilometer. Ist ENERTRAG bei der Power to Gas- Strategieplattform der dena aktiv? Ja, seit November 2012 ist ENERTRAG auf der Strategieplattform Power to Gas aktiv. Darüber hinaus fördert ENERTRAG das Thema Windwasserstoff in der von ENERTRAG mitgegründeten Initiative performing energy. 11