Teil des virtuellen Kraftwerks 01.07.2020, 07:01 Uhr

Wasserstoffanlagen sollen für Balance im Stromnetz sorgen

Mit einem Wasserelektrolyse-Verfahren lässt sich grüner Wasserstoff herstellen. Es kann künftig dazu beitragen, großtechnische Elektroanalyseanlagen über ein virtuelles Kraftwerk an den deutschen Strommarkt anzubinden. Das würde auch zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen.

Wasserelektrolyse-Anlage

Elektrolyseanlagen von Thyssenkrupp sind reaktionsschnell und zeigen hohe Wirkungsgrade. Deshalb sind sie auch für den Regelenergiemarkt qualifiziert.

Foto: thyssenkrupp

Der Strommarkt in Deutschland, Europa und der Welt hat sich verändert. Erneuerbare Energien liefern inzwischen große Mengen Strom. Allerdings schwankt die Menge oft stark und ist abhängig vom Wetter. Das macht ihre Integration in das Stromnetz sehr komplex. Das Unternehmen Thyssenkrupp hat ein Verfahren entwickelt, auf Basis von Wasserelektrolyse grünen Wasserstoff herzustellen und mit diesen Anlagen einen Beitrag zur Stabilisierung des Stromnetzes zu leisten. Sie lassen sich über das virtuelle Kraftwerk von E.ON mit dem deutschen Strommarkt verbinden.

Im deutschlandweiten Stromnetz sollten sich Erzeugung und Verbrauch möglichst die Waage halten. Dieses Gleichgewicht sorgt dafür, dass die Versorgungssicherheit auf hohem Niveau jederzeit aufrechterhalten werden kann. Verantwortlich dafür sind in Deutschland die Übertragungsnetzbetreiber. Gewisse Leistungs- und Spannungsschwankungen gab und gibt es im Netz immer. Allerdings sollte der Schwankungsbereich eingehalten werden. Das ist nicht immer einfach, da zunehmend Strom aus erneuerbaren Energien ins Netz eingespeist wird. Um diese Schwankungen kosteneffizient ausgleichen zu können, gibt es den sogenannten Regelenergiemarkt. An diesem sorgen die Übertragungsnetzbetreiber dafür, dass genug Energie vorhanden ist, um rasch auf die Schwankungen zu reagieren. Der Zugang zum Regelenergiemarkt ist begrenzt. Anbieter müssen vorab an einem Präqualifikationsverfahren teilnehmen, indem sie nachweisen, dass sie die notwendigen Anforderungen erfüllen, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Elektrolyseanlagen sind reaktionsschnell und flexibel

„Schon frühere Tests hatten gezeigt, dass unsere Elektrolyseanlagen grünen Wasserstoff mit hohen Wirkungsgraden produzieren und gleichzeitig reaktionsschnell und flexibel genug für die Teilnahme am Primärregelenergiemarkt sind. So leisten unsere Anlagen einen entscheidenden Beitrag für eine stabile Stromversorgung und tragen gleichzeitig erheblich zur Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff bei“, so Christoph Noeres, Leiter des Bereichs Energy Storage & Hydrogen bei Thyssenkrupp. Das Unternehmen hat mit seiner Technologie die Tests erfolgreich bestanden und die Präqualifikation für den Zugang zum Regelenergiemarkt geschafft. Durchgeführt wurden sie an einer bestehenden Anlage in Duisburg. Das Ergebnis: Die Elektrolyseure von Thyssenkrupp konnten die Produktion mit der erforderlichen Geschwindigkeit erhöhen oder reduzieren. Im Detail kann die gesamte Angebotsleistung innerhalb von maximal 30 Sekunden vollständig erbracht werden und steht für mindestens 15 Minuten durchgehend zur Verfügung. Das ist die Voraussetzung, um am Markt für hochwertige Primärregelleistung teilnehmen zu können.

Damit Strom aus erneuerbaren Quellen mit seiner schwankenden Verfügbarkeit die Netzstabilität nicht in Gefahr bringt, sind langfristig Speicherlösungen notwendig. Hier kommen die Wasserelektrolyse-Anlagen ins Spiel: Sie erzeugen grünen Wasserstoff, der sich einerseits Stunden, Tage oder Monate speichern lässt und andererseits wieder in Strom umgewandelt werden kann. Darüber hinaus ist er auch als CO2-freier Ausgangsstoff in der Mobilität oder zur Produktion nachhaltiger Chemikalien einsetzbar. Thyssenkrupp verzichtet im Produktionsprozess der alkalischen Wasserelektrolyse auf fossile Energiequellen. Das verringert den CO2-Ausstoß auch bei den Produktionsprozessen, bei denen der daraus gewonnene Wasserstoff zum Einsatz kommt – zum Beispiel in der Stahlerzeugung, der Zementherstellung oder bei der Chemieproduktion.

Partner E.ON stellt das virtuelle Kraftwerk als Basis

Ausgangspunkt des gekoppelten Energiesystems ist die großtechnische Wasserelektrolyse. Thyssenkrupp kann hier auf jahrzehntelange Erfahrung zurückgreifen, die das Unternehmen vor allem mit der Chlor-Alkali-Elektrolyse gesammelt hat. Das inzwischen patentierte Verfahren ermöglicht hohe Systemwirkungsgrade von über 80%. Das Unternehmen liefert die Elektrolyseeinheiten als vorgefertigte 20-Megawatt-Module, die sich zu Wasserstoff-Anlagen kombinieren lassen, die Kapazitäten im Multi-Megawatt- bis Gigawatt-Bereich liefern.

In Zusammenarbeit mit E.ON gelang es Thyssenkrupp nun, die Wasserstoffanlagen an den Strommarkt zu bringen. E.ON bietet dem Partner mit seinem virtuellen Kraftwerk die notwendige Plattform, um den Strom aus der Wasserelektrolyse vermarkten zu können. Ein virtuelles Kraftwerk ist ein Zusammenschluss dezentraler Stromerzeugungseinheiten, zum Beispiel Photovoltaik-Anlagen, Wasserkraftwerke, Windenergieanlagen, Blockheizkraftwerke und Biogasenergieanlagen. Sie werden über ein gemeinsames Leitsystem koordiniert. Die Vorteile: Gemeinsam lässt sich der Strom einfacher vermarkten als pro einzelne Anlage, da so eine größere Funktionseinheit entsteht. Hinzu kommt die Flexibilität, die sich aus den verschiedenen Anlagen ergibt.

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