h2herten – Signalwirkung für das Ruhrgebiet

Foto: Pixabay (Foto-Rabe)

Das kommunale Kompetenzzentrum h2herten auf dem Gelände der ehemaligen Zeche Ewald will sich selbst komplett mit regenerativer Energie aus Wind und Sonne versorgen. Möglich machen soll dies das Power-to-Gas- Verfahren.

Wasserstoff gilt als Grundlage neuer Geschäftsmodelle und stellt schon jetzt einen zentralen Rohstoff für die Industrie dar. Der Grund: Da bei seiner Verbrennung lediglich Wasser entsteht, ist er eine CO2- und schadstofffreie Alternative zu Methangas. Neben den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten – etwa bei der Herstellung flüssiger Kohlenwasserstoffe, die fossile Kraftstoffe künftig ersetzen könnten, der Produktion von Düngemitteln oder bei der Metallveredelung – zählt auch der Herstellungsprozess zu den Vorteilen von Wasserstoff: Gewonnen wird der Rohstoff nämlich durch das Power- to-Gas-Verfahren (PtG). Hier wird Wasser in einem Elektrolyseur in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Die Energie, die dafür genutzt wird, soll weitestgehend überschüssige Sonnen- oder Windenergie sein, die wegen Überlastung bisher nicht ins Netz eingespeist werden konnte. Das durch die PtG-Technologie gewonnene Gas kann anschließend gespeichert werden und steht durch Rückverstromung auch dann zur Verfügung, wenn Sonne und Wind nicht im Einsatz sind.

Wie genau das funktioniert, zeigt bereits seit 2012 das erste kommunale Kompetenzzentrum für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie h2herten im Ruhrpott. Die Grundidee des Anwenderzentrums: Eine Gewerbeimmobilie komplett mit regenerativer Energie aus Wind und Sonne zu versorgen. Möglich machen soll das eine Windanlage auf der nahegelegenen Halde Hoppenbruch, eine Photovoltaikanlage auf dem Dach der Gewerbeimmobilie sowie der Einsatz von Elektrolyse und Brennstoffzelle. Dadurch produziert h2herten jährlich etwa 200.000 Kilowattstunden CO2-neutralen Strom sowie rund 6.300 Kilogramm Wasserstoff. Die Stromversorgung des 3.000 Quadratmeter großen Gebiets ist zum einen also von der jahreszeitlichen Produktion und vom täglichen Stromverbrauch unabhängig. Zum anderen werden pro Jahr etwa 250 Tonnen CO2 eingespart.

Modular aufgebautes System

Wasserstoff im Gasnetz
Der durch das PtG-Verfahren gewonnene Wasserstoff lässt sich in weiteren Schritten zu Methan umwandeln und so indirekt ins Erdgasnetz einspeisen. Eine andere Variante ist die direkte Einspeisung von Wasserstoff. Denn das rund 500.000 Kilometer lange Erdgasnetz in Deutschland würde gewaltige Speichermöglichkeiten für regenerativ erzeugten Wasserstoff bieten. Der Nachteil: Nach heutigen Vorschriften ist eine Höchstgrenze von lediglich 2 Prozent Wasserstoffanteil im Erdgasnetz das Limit, um die Funktionalität der Endgeräte zu gewährleisten. Nach ersten Praxistests ist es technisch jedoch problemlos möglich, bis zu 10 Prozent Wasserstoff in das Gasnetz einzuspeisen. Laborprojekte zeigten darüber hinaus, dass sogar eine Einspeisung von bis zu 30 Prozent machbar wäre.

Doch wie genau funktioniert das Ganze? Die PtG-Anlage des h2herten zeichnet sich durch ein modular aufgebautes System aus. Dazu gehören ein Elektrolyseur, eine PEM-Brennstoffzelle, eine Lithium-Ionen- Batterie, die als Netzbilder und zur Entlastung der Brennstoffzelle dient, sowie ein Wasserstoffspeicher. Die Anlage wurde darüber hinaus für den konkreten Anwendungsfall ausgelegt – vorwiegend wird sie jedoch als Versuchsplattform und Modellanlage für verschiedene Fragestellungen eingesetzt.

Dabei liegt der Schwerpunkt nicht auf der Entwicklung von Systemkomponenten, sondern auf der Systemintegration. Potenzielle Komponenten können also einzeln oder als Ganzes getestet werden. Auch die Simulation unterschiedlicher Speicherkonstellationen und verschiedener Lastprofile auf Erzeuger- und Verbraucherseite ist im h2herten möglich. Die modular aufgebaute Anlage ist darüber hinaus komplett oder auch nur in Teilen auf andere Standorte übertragbar, die Stromüberschüsse zur Verfügung haben.

Mit dem Anwenderzentrum soll also einerseits das Potential des PtG-Verfahrens für die Energiewende dargestellt werden, andererseits wollen die Verantwortlichen auch zu Forschung und Austausch anregen. Daher wird die Anlage auch zu Test- und Simulationszwecken an Fachunternehmen und Hochschulen vermietet. Somit trägt das h2herten dazu bei, Anwendungen in die Wirtschaftlichkeit zu übertragen.

Vorreiter in Sachen Klimaschutz

Daneben bietet das Zentrum perspektivisch die Möglichkeit, überschüssigen Wasserstoff direkt vor Ort gewinnbringend einzusetzen: Künftig kann das Brenngas etwa als Treibstoff in Brennstoffzellenfahrzeugen genutzt werden. Dafür soll Ende des Jahres auf dem Gelände eine von nur insgesamt vier Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland eröffnet werden. Auch die Einspeisung von Wasserstoff ins Gasnetz, um Gasheizungen und Gasanwendungen in der Industrie umweltfreundlicher zu machen, ist denkbar (siehe Kasten). Zwar wird das derzeit auf dem Gelände des Anwenderzentrums nicht getestet, eine mögliche Einspeisung könnte jedoch im naheliegenden Industrie- und Gewerbegebiet „Neue Zeche Westerholt“ erprobt werden.

Als Beispiel dafür, welche Möglichkeiten die PtG-Technologie für die Energiewende bietet, ist das h2herten ein Vorreiter in Sachen Klimaschutz. Darüber hinaus stellt das Anwenderzentrum eine Signalwirkung für den energetischen und industriellen Wandel im Ruhgebiet dar. Daher gehört das h2herten bereits seit 2014 zur Leistungsschau der landesweiten Initiative Klima-Expo.NRW. Ziel der Landesgesellschaft ist es, erfolgreiche Projekte in innovativen Formaten einem breiten Publikum zu präsentieren und damit zusätzliches Engagement für den Klimaschutz zu initiieren.

Kontakt: KlimaExpo.NRW, Sandra Garthaus, 45886 Gelsenkirchen, Tel. +49 (0) 209 408599-24, sandra.garthaus@klimaexpo.nrw

Related Post