Mainzer Energiepark 03.07.2015, 12:17 Uhr

Weltrekord bei der Wasserstoffproduktion

Mit einer Stromaufnahme von 6 MW ist ein Elektrolyseur, der jetzt in Mainz in Betrieb ging, zwölfmal größer als der im Modellhybridkraftwerk Prenzlau. Das Gas wird teilweise ins Erdgasnetz eingespeist. Der Rest landet in Drucktanks. Bei Strommangel wird er in einem Gaskraftwerk verbrannt.

Energiepark Mainz: Das weltweitgrößte Elektrolysesystem seiner Art wandelt "überschüssige" Erneuerbare Energie durch die Zerlegung von Wasser in Wasserstoff. Dieser kann gespeichert und später bedarfsgerecht verwendet werden. Damit werden Erneuerbare Energien flexibler einsetzbar und stehen dann zur Verfügung, wenn sie gebraucht werden. Im Bild zu sehen sind alle technologischen Komponenten der beteiligten Partner.

Energiepark Mainz: Das weltweitgrößte Elektrolysesystem seiner Art wandelt "überschüssige" Erneuerbare Energie durch die Zerlegung von Wasser in Wasserstoff. Dieser kann gespeichert und später bedarfsgerecht verwendet werden. Damit werden Erneuerbare Energien flexibler einsetzbar und stehen dann zur Verfügung, wenn sie gebraucht werden. Im Bild zu sehen sind alle technologischen Komponenten der beteiligten Partner.

Foto: Siemens

Der weltweit größte Elektrolyseur, der Strom in Wasser- und Sauerstoff aufspaltet, ist jetzt in Mainz in Betrieb genommen worden. Mit einer Leistung von 6 MW übersteigt er die des Modellhybridkraftwerks im brandenburgischen Prenzlau um das Zwölffache. Stromquelle ist ein benachbartes kleines Windkraftwerk, das bei Stromüberschüssen im Netz bisher abgeschaltet werden muss. Den Elektrolyseur lieferte Siemens. Weil das Stromangebot nicht konstant ist sind die Anforderungen an diese Anlage besonders hoch.

Verschleißarmer Spezialverdichter

Der produzierte Wasserstoff wird teilweise ins Erdgasnetz eingespeist. Eine Beimischung von bis zu 2 % ist unproblematisch. Ein anderer Teil wird mit einem ionischen Verdichter, den der Gase-Spezialist Linde entwickelt hat, komprimiert und in Drucktanks gelagert. Bei Strommangel wird das Gas per Hochdruckleitung zum nahe gelegenen Gaskraftwerk Mainz-Wiesbaden transportiert und dort in Strom zurückverwandelt.

In der Elektrolysehalle erzeugt ein Wasserstoff-Elektrolysesystem von Siemens Wasserstoff aus Stromüberschüssen. Die PEM-Druckelektrolyse mit bis zu 6 MW Stromaufnahme ist weltweit die größte dieser Art. Der Energiepark hat damit die richtige Größe, um das Stromangebot kleinerer Windparks zu verstetigen.

In der Elektrolysehalle erzeugt ein Wasserstoff-Elektrolysesystem von Siemens Wasserstoff aus Stromüberschüssen. Die PEM-Druckelektrolyse mit bis zu 6 MW Stromaufnahme ist weltweit die größte dieser Art. Der Energiepark hat damit die richtige Größe, um das Stromangebot kleinerer Windparks zu verstetigen.

Quelle: Siemens

Ionische Verdichter arbeiten nicht mit Kolben, die das Gas zusammenpressen, sondern mit ionischen Flüssigkeiten. Das sind Salze, die bei Zimmertemperatur flüssig sind. Sie pressen, bewegt durch eine Pumpe, das Gas zusammen. Gleichzeitig transportieren sie die Wärme ab, die beim Komprimieren entsteht, wie bei einer Luftpumpe, deren Ausgangsventil zugehalten wird. Derartige Verdichter kommen mit weitaus weniger beweglicher Mechanik aus, sind demnach weder verschleiß- noch störanfällig.

Nachholbedarf bei Elektrolyseuren

Pufferspeicher sind nötig, um das Netz zu stabilisieren und um zu verhindern, dass bei einem Überangebot an Strom Windkraftanlagen abgeschaltet werden müssen. Das war beispielsweise an den sonnen- und windreichen ersten Julitagen nötig. In erster Linie sind in solchen Fällen Pumpspeicherkraftwerke gefragt, die Überschussstrom in potenzielle Energie verwandeln. Wasser wird in hoch gelegene Speicherbecken gepumpt. Bei Strombedarf stürzt es zu Tal und treibt dabei Turbogeneratoren an. Die Gesamtkapazität in Deutschland beträgt rund 7000 MW.

Nach den Plänen der Bundesregierung soll bis 2030 rund die Hälfte und bis 2050 etwa 80 Prozent des Strombedarfs durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Ohne große Speicher ist dieses Ziel nicht zu erreichen. Eine vielversprechende Möglichkeit sind so genannte PEM-Elektrolyseure, die überschüssigen Strom in Wasserstoff umwandeln. 

Nach den Plänen der Bundesregierung soll bis 2030 rund die Hälfte und bis 2050 etwa 80 Prozent des Strombedarfs durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Ohne große Speicher ist dieses Ziel nicht zu erreichen. Eine vielversprechende Möglichkeit sind so genannte PEM-Elektrolyseure, die überschüssigen Strom in Wasserstoff umwandeln. 

Quelle: Siemens

Einige Dutzend Megawatt können Großbatterien puffern. Elektrolyseure tragen weniger als 15 MW zur zeitversetzten Nutzung von Strom bei. Gemeinsam können sie so viel Strom puffern, wie alle deutschen Windenergieanlagen bei starkem Wind innerhalb von 10 min produzieren.

Auf den weltweit größten Elektrolyseur wurde angestoßen. 

Auf den weltweit größten Elektrolyseur wurde angestoßen. 

Quelle: Energiepark Mainz

Wissenschaftler der örtlichen Hochschule Rhein-Main begleiten das Mainzer Projekt aus Forschersicht. „Für das wichtige Zukunftsziel, die Energie aus volatilen Quellen, also Windkraft, aber auch Photovoltaik, ökonomisch und ökologisch optimal nutzbar zu machen, erwarten wir daraus spannende und wegweisende Erkenntnisse“, so Birgit Scheppat, Leiterin des Wasserstofflabors der Hochschule. 17 Mio. € kostete das Projekt. Rund die Hälfte steuerte das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie bei.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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