Das ZAE hat im Rahmen des Forschungsprojekts Smart Grid Solar einen Wasserstoffspeicher in Betrieb genommen. Er soll den Solarstrom aus oberfränkischen Photovoltaikanlagen zwischenspeichern und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen.
Das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE) Bayern in Würzburg hat im oberfränkischen Arzberg einen Wasserstoffspeicher eingeweiht. Damit soll der überschüssige Solarstrom aus den Photovoltaikanlagen in Arzberg als Wasserstoff zwischengespeichert werden. Der Energiespeicher überbrückt gleichzeitig Zeiten mit geringer Windkraft- und Photovoltaikleistung. „Damit wird an sonnenreichen Tagen entstehende überschüssige Energie speicherbar und kann mit der ebenfalls erstellten Brennstoffzelle zur Generierung elektrischer Energie für weniger wind- und sonnenreiche Perioden eingesetzt werden“, betont das ZAE. Der erzeugte Wasserstoff kann außerdem zum Betrieb von Fahrzeugen mit wasserstoffbasierten Antrieben und im Bereich der Gasversorgung verwendet werden. „Die vorgestellte Technologie hat daher eine hohe Bedeutung für die zukünftige Energieversorgung, da mir ihr nicht nur Zeiten mit geringer Windkraft- und Photovoltaikleistung überbrückt werden können, sondern ebenso die hohe Abhängigkeit Deutschlands von Erdgasimporten reduziert werden kann“, betonen die Forscher.
Anteil des Solarstroms im Netz erhöhen
Der Elektrolyseur ist ein Bestandteil des Forschungsprojektes Smart Grid Solar, dessen Koordination das ZAE übernommen hat. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Methoden und Technologien, mit denen der Anteil des Solarstroms im Netz erhöht werden kann, ohne das Verteilnetz künftig noch weiter ausbauen zu müssen. „Derzeit ist das Netz noch nicht so belastet, dass man ein Smart Grid einsetzen muss. Es gibt an einigen Stellen aber schon durchaus Situationen, wo man sich dafür entscheiden kann oder muss“, erklärt Michael Neswal, verantwortlicher Projektleiter beim ZAE. „Entweder wir setzen Smart-Grid-Komponenten ein oder wir bauen das Netz aus“, erklärt Neswal. „Das ist letztlich eine ökonomische Entscheidung. Denn wir wissen nicht, wie viele Photovoltaikanlagen in den kommenden Jahren an das Netz angeschlossen werden. Wenn wir jetzt das Netz ausbauen und in zwei Jahren kommen mehr Photovoltaikanlagen dazu, müssen wir das Netz wieder ausbauen. Da ist es flexibler und preiswerter, zum Beispiel Speicher einzusetzen, um die Anlagen und die Lasten intelligent zu steuern.“ Die Projektpartner untersuchen die Steuerung und Regelung des Stromnetzes durch kurzfristige dezentrale und zentrale Zwischenspeicher und durch die Nutzung intelligent gesteuerter Verbraucher und Erzeuger im Gesamtsystem. Sie wollen Steuerungs- und Regelverfahren entwickeln, die einen stabilen Netzbetrieb ermöglichen, ohne die Netzkapazität signifikant auszubauen. „Sonne und Wind tragen immer mehr zur Stromerzeugung in Deutschland bei. Das geht nicht ohne Speicher“, betont Stefan Müller, Staatssekretär im Bundesforschungsministerium, der bei der Inbetriebnahme des Speichers anwesend war. „Haushalte und Unternehmen benötigen auch Strom zu Zeiten, in denen keine Sonne scheint und der Wind still steht.“
Gefahren bannen
Gebaut hat den Speicher und auch die Brennstoffzelle die Deutschlandniederlassung des Industrie- und Energiekonzerns Areva mit Sitz in Erlangen. Areva bietet schon seit mehreren Jahren anwendungsbereite Lösungen zur Umwandlung von Solarstrom in Wasserstoff an. Die Systemlösung besteht aus einem Elektrolyseur, der den Strom in Wasserstoff umwandelt. Dieser wird danach in einem Drucktank eingespeichert. Übersteigt die Stromnachfrage das Angebot aus den Solaranlagen, holt sich eine Brennstoffzelle den gespeicherten Wasserstoff aus dem Drucktank, verbrennt ihn und wandelt so die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie um. Die Anlage in Arzberg ist nicht die erste dieser Art, die Areva gebaut hat. Ein ähnliches System stabilisiert auf der französischen Mittelmeerinsel Korsika die Netzeinspeisung eines Solarparks. Aber damit ist das Entwicklungspotenzial längst nicht ausgeschöpft. Die Erlanger Speicherexperten arbeiten derzeit daran, den Wasserstoff in eine Spezialflüssigkeit auf Kohlenstoffbasis zu speichern. Damit würde die Gefahren bei der Lagerung und dem Transport von Wasserstoff gebannt. (Sven Ullrich)
