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Dieses Bild macht deutlich, dass ein stabiler Netzbetrieb allein mit erneuerbaren Energien nicht einfach ist. Das Problem wird mit
zunehmendem EE-Strom immer größer.Da hilft dann nur noch, das Stromnetz mit dem Gasnetz zu koppeln. Gaskraftwerke oder GUD-Kraftwerke für den Ausfall von Sonnen und Wind in Bereitschaft zu halten
wird sehr teuer. Auch wenn das Gas vorher mit dem Strom-zu Methan-Konzept
von IWES und ZSW vorher aus überschüssigem Strom erzeugt wurde. Kraftwerke erreichen für diese Aufgabe einfach nicht genügent Betriebststunden um rentabel zu sein.
Ganz anders verhält es sich, wenn im Gasnetz Wasserstoff vorgehalten wird. Dabei ist es unwichtig ob der Wasserstoff per Elektolyse aus Strom und Wasser hergestellt wurde oder
thermochemisch aus Biomasse. In diesem Fall kann man kleine dezentrale Brennstoffzellen zur Stabilisierung des Stromnetzes nutzen. Die spezifischen Kosten je kWel
Leistung sind mit ca. 20 €/kW um Größenordnungen niedriger als bei Kraftwerken oder motorischen KWK-Anlagen. |
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Stromnetz Stabilisierung mit Erneuerbaren Energien - Ein Synergie-Effekt der Wasserstoffwirtschaft. Bei zu viel Strom im Netz werden die Brennstoffzellen gedrosselt oder abgeschaltet. Der nicht verbrauchte Wasserstoff verbleibt dann im Gasnetz (unser Erdgasnetz).
Für die virtuelle Speicherung von Überschuss-Strom stellt eine Wasserstoffwirtschaft drei Strukturen bereit
- Druckaufbau im Rohrnetz selbst (Minuten bis Stunden)
- Speicherung in Erdgaskavernen (Monate)
- Biomasse vor der Wasserstoff-Fabrk (Jahre)
Die Speicherfrage ist hier also irrelevant, weil die Wasserstoff-Fabrik den Wasserstoff nach Bedarf produzieren kann. Das Stromnetz kann mit einer Leistung stabilisiert werden, die der gesamten
Wärmelast entspricht - und zwar in beide Richtungen (Strom einspeisen und Strom aus dem Netz nehmen). Nur in dünn besiedelten Regionen kann der Einsatz von Elektrolyseuren sinnvoll sein. Falls der
Elektrolyseur dezentral aufgestellt wird, ensteht auch hier kein nennenswerter Energieverlust. Auch zentral, beispielsweise auf einer Platform im Meer, ist ein Energieverlust von 10% nicht größer als der
Transportverlust über eine Stromleitung. An dieser Stelle ist anzumerken, dass der Wirkungsgrad in der Literatur häufig auf den Heizwert
(Hu) bezogen ist (Kraftwerkwirkungsgrad). Ein Energieverlust von 10% entspricht dann einem Kraftwerks-Wirkungsgrad des Elekrolyseurs von 90/1,182 = 76%. Bei der dezentralen Nutzung des Wasserstoffs kann man
fast immer den Brennwert (Ho) nutzen, der beträgt in diesem Beispiel 90%. Mit der Stromnetzstabilisierung wird ein Haupthindernis zum Ausbau
von EE-Strom beseitigt. Die Stromnetzstabilisierung mit diesem Wasserstoff-Konzept erfordert keine zusätzlichen Investitionen und es entstehen
keine zusätzlichen Verluste, weil der Überschusstrom direkt ohne Umwandlung verbraucht wird. Es handelt sich lediglich um einen von vielen Synergie-Effekten
einen Wasserstoffwirtschaft. Mit anderen Worten: Man errichtet nicht eine Wasserstoffwirtschaft um das Stromnetz zu stabilisieren, sondern weil der Endverbraucher mit billiger Energie in Form von Strom, Wärme und Mobilität versorgt werden will. Mit Wasserstoff aus Biomasse ist das Konzept besonders kostengünstig
(Haushaltstrom für 3-5 ct/kWh). Biomasse dafür gibt es in Deutschland und weltweit mehr als genug - ohne die Versorgung mit Lebensmitteln zu tangieren. An sich erfordert eine Wasserstoffwirtschaft
kein Stromnetz, denn jeder Verbraucher kann seinen Strom nach Bedarf selbst herstellen. Die Membran-Brennstoffzellen bieten Gewähr dafür, dass jeder Bedarf augenblicklich erfüllt werden kann. Die
Energieverteilung über ein Gasnetz ist überdies kostengünstiger als über ein Stromnetz. Man muss jedoch damit rechnen, dass der Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft Jahrzehnte erfordert. Man brauch diese
Lösung mindestens für eine Lange Zeit. Auch ein Ausbau der Stromleitungen zum europäischen “super grid” ist nicht erforderlich, denn die Wasserstoffregionen werden überall verteilt sein. Es ist auch nicht
nötig, die Verbraucher mit intelligenten Zählern auszustatten. |
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Bei dem derzeitigen EE-Strom-Anteil von mehr als 20% lassen sich fossile Kraftwerke nicht mehr rentabel betreiben, weil sie als
Schattenkraftwerke nur noch wenige Stunden im Jahr laufen. Einige Großkonzerne haben schon angekündigt, dass sie weder fossile Kraftwerke noch Atomkraftwerke ohne staatliche Subventionen bauen werden.
Das gilt auch für die viel gelobten flexiblen Gaskraftwerke, die am ärgsten betroffen sind.Die Energieversorger könnten sich selbst aus diesem Verlustgeschäft befreien, wenn sie sich für den moderaten
Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft entscheiden würden. |
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