Energie zu Wasserstoff: Weltweit größte Anlage eröffnet in Mainz

Energie zu Wasserstoff: Weltweit größte Anlage eröffnet in Mainz

von Wolfgang Kempkens

Ein Mainzer Elektrolysesystem wandelt Windkraft in Wasserstoff. Das Pilotprojekt soll Speichermöglichkeiten aufzeigen.

Mit einer Leistungsaufnahme von sechs Megawatt ist ein neuer Wasserspalter in Mainz der weltweit größte, der überschüssigen Windstrom zur Wasserstoffproduktion nutzt. Wasserstoff wird als ein möglicher Energiespeicher der Zukunft diskutiert.

Mit der Mainzer Anlage können auch die Chinesen nicht mithalten, die im kommenden Jahr einen in Deutschland gebauten Elektrolyseur in Betrieb nehmen wollen. Der kommt auf vier Megawatt. Den Strom liefert ein benachbarter Windpark. Dessen Turbinen mussten bisher Pausen einlegen, wenn das Stromangebot den Bedarf überstieg. Die Menge an Wasserstoff, die in Mainz produziert wird, reichte aus, um 2000 Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzellen zu versorgen.

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Den PEM-Elektrolyseur (PEM=Proton Exchange Membrane) zur Wasserspaltung hat Siemens entwickelt. Da er nicht kontinuierlich mit Strom versorgt wird, sondern nur dann, wenn er im Überfluss vorhanden ist, muss er häufiges Hoch- und Runterfahren schadlos überstehen. Dafür ist dieser Typ besonders gut geeignet.

Der Wasserstoff wird teilweise ins Erdgasnetz eingespeist. Er vermischt sich mit Methan, was unproblematisch ist, so lange der Wasserstoffanteil zwei Prozent nicht deutlich übersteigt. Genauso geschieht es in Prenzlau im Bundesland Brandenburg, wo das erste Hybridkraftwerk der Welt steht. Der dortige Elektrolyseur kommt auf relativ bescheidene 500 Kilowatt.

Wie Batterie oder Pumpspeicher

In Mainz wird der Wasserstoff, der nicht ins Netz fließt, in Drucktanks gelagert. Bei Strommangel wird er per Hochdruckleitung zum nahe gelegenen Gaskraftwerk Mainz-Wiesbaden transportiert. Damit hat der Betreiber einen direkten Einfluss auf die Stabilität des Stromnetzes. Das ist vergleichbar mit Großbatterien, die blitzschnell einspringen, um Stromlücken zu schließen. Oder mit großen Pumpspeicherkraftwerken. Deren Leistung ist mit rund 7000 Megawatt allerdings weitaus größer als die aller Batterien und Elektrolyseure in Deutschland zusammen.

Der Wasserstoff wird mit so genannten ionischen Verdichtern unter Druck gesetzt, die der Gasspezialist Linde entwickelt hat. Statt mit Kolben, die sich wie in einem Verbrennungsmotor auf- und abbewegen, sorgen bei diesen Anlagen Säulen aus flüssigen Salzen fürs Verdichten. Gleichzeitig transportieren sie die Wärme ab, die bei diesem Prozess entsteht – so wie bei einer Luftpumpe, deren Ausgangsventil teilweise verschlossen wird. Ionische Verdichter haben kaum bewegliche Teile. Deshalb sind sie weniger verschleißanfällig.

Die Demonstrationsanlage hat 17 Millionen Euro gekostet. Die Hälfte steuerte das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie bei, die andere die beteiligten Unternehmen. „Für das wichtige Zukunftsziel, die Energie aus volatilen Quellen, also aus Windkraft und Fotovoltaik, ökonomisch und ökologisch optimal nutzbar zu machen, erwarten wir daraus spannende und wegweisende Erkenntnisse“, so Birgit Scheppat, Leiterin des Wasserstofflabors der Hochschule Rhein-Main in Mainz. Sie und ihr Team begleiten den Betrieb der Anlage wissenschaftlich, um Erkenntnisse für weitere Projekte dieser Art zu gewinnen.



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