Hochtemperatur-Stahlspeicher in Berliner Wohnquartier

IMG_20191210_121235.jpeg In einem Berliner Wohnquartier wird ein neuartiger Wärmespeicher erprobt. Die Installation des Hochtemperaturspeichers mit einem Stahlkern ist ein gemeinsames Projekt des Speicher-Start-ups Lumenion, der Wohnungsbau-Aktiengesellschaft Berlin (Gewobag) und des Energieversorgers Vattenfall. Im Interview erläutert Christian Feuerherd, Geschäftsführer Vattenfall Energy Solutions, das zusätzliche Element einer Power-to-Heat-Anlage in der Quartiersversorgung. Der Beitrag ist in der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft, Ausgabe 2/2020 erschienen.

In der Wohnanlage Bottroper Weg in Berlin-Tegel hat Vattenfall als Strom- und Wärmelieferant ein Energiewendeprojekt realisiert und dazu 2014 eine Quartierlösung für die Versorgung mit Wärme und Strom installiert, die aus zwei gasbetriebenen Kesseln und einem großen Blockheizkraftwerk (BHKW) besteht. Dadurch wurde  eine alte Ölheizung ersetzt. Das BHKW hat eine elektrische Leistung von 800 kW und beliefert rund 1700 Wohneinheiten mit Heizungswärme und Warmwasser. Der erzeugte Strom wird den Mietern als Quartier-Strom angeboten. Bei vielen Mietern bestehe großes Interesse, den Strom aus dem eigenen BHKW zu beziehen, berichtet Feuerherd.

Die bestehende Lösung wurde nun durch einen Hochtemperatur-Speicher ergänzt. Die grundlegende Motivation sei es gewesen, Wege zu finden, um die erneuerbaren Energien in das System zu integrieren. Derzeit sei es so, dass bei guten Sonnen- und Windverhältnissen die Stromnetze die erzeugten Mengen gar nicht aufnehmen können, so Feuerherd. Der Hochtemperaturspeicher sei so konzipiert, dass er große Leistung schnell aufnehmen könne und passe damit Wind- und Sonnenspitzen, die punktuell und stark auftreten.

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Kosteneffiziente Lösungen für politische Entscheidung finden

Seit Ende 2019 führt Stefan Kapferer den Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz Transmission und bringt seine Erfahrungen aus früheren Tätigkeiten – zuletzt beim Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) – ein. Damit hat sich seine Perspektive auf die Energiewende verändert. Im Gespräch erläutert er, wie sich die aktuellen politischen Weichenstellungen auf die Unternehmensstrategie auswirken werden. Das vollständige Interview ist in der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft, Ausgabe 2/2020 erschienen und hier auch online abrufbar.

Kapferer betont, dass die Energiewende nun immer stärker zu einer unternehmerischen Herausforderung werde. Im Unternehmen seien die Auswirkungen der Energiepolitik konkret in ihren betriebswirtschaftlichen Konsequenzen spürbar. Er hat sich zum Ziel gesetzt, kosteneffiziente Lösungen für ein bestimmtes politisches Ziel zu finden und so die Interessen des Unternehmens und der Gesellschaft zu verbinden. 

Derzeit stellt sich mit dem beschlossenen Ausstieg aus der Kohleverstromung für 50Hertz die zentrale Frage, wie sich der Großkraftwerkspark im Netzgebiet entwickelt. Kapferer geht davon aus, dass gemäß den Empfehlungen der Kohlekommission erste Maßnahmen für das Lausitzer Revier für Mitte der 20er Jahre und für das Mitteldeutsche Revier noch später vorgesehen sind. Wichtig sei nun eine Diskussion über sichere Ersatzkapazitäten.

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Viele Wege, ein Ziel: Weniger CO2-Emissionen

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Wie lässt sich der Klimaschutz voranbringen? Kaum ein Thema wird derzeit gesellschaftlich so breit diskutiert. Dabei ist die Notwendigkeit, CO2-Emissionen maßgeblich zu reduzieren, allgemein anerkannt. Die zuständigen Institutionen auf europäischer und deutscher Ebene haben unterschiedliche Vorstellungen zu den Wegen und Zielen. Dem Umweltbundesamt (UBA) gehen die Vorschläge der EU-Kommission nicht weit genug. 

Die EU-Kommission hat mit ihrer Mitteilung vom 28.11.2018 ein Strategiepapier mit acht Szenerien bis 2050 vorgelegt. Das Umweltbundesamt hatte bereits 2018 dazu Stellung bezogen und nun den Kommissionsvorschlag analysiert. Auf nationaler Ebene sollen bis zum Jahresende die Strategien für Umsetzung des Abkommens von Paris erarbeitet sein.

Nach dem Sonderbericht des IPCC steigen die Risiken für Mensch und Natur bei einer globalen Erwärmung von 1,5° auf 2° Celsius drastisch an. Bisher ist die globale Durchschnittstemperatur bereits um etwa 1° Celsius gestiegen. Daher ist es für das UBA prioritär, die Anstrengungen noch vor 2030 deutlich zu erhöhen, um bis dahin eine Trendwende einzuleiten. Dabei sollte die Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,5° Celsius mit sozial, wirtschafts- und umweltverträglichen Maßnahmen in Einklang mit den Nachhaltigkeitszielen erfolgen.

Die Europäische Kommission hat in ihrer Kommunikation vom November 2018 acht Szenarien beschrieben, wie bis 2050 die CO2–Emissionen verringert werden können. Zwei Szenarien gehen von Null-Emissionen aus, die übrigen sechs Szenarien sehen eine Minderung von 80 bis 90 Prozent vor. Konkret betrachtet werden dabei der Weg einer Elektrifizierung, einer Wasserstoffwirtschaft, die Nutzung von Power-to-X, eine Steigerung der Energieeffizienz und eine Kreislaufwirtschaft. Das sechste Szenario sieht die Kombination dieser Maßnahmen vor und die Varianten sieben und acht betrachten zusätzlich den Einsatz von CCS und eine grundlegende Änderung des Lebensstils.

Nicht alle, der in den Szenarien untersuchten Maßnahmen entsprechen dabei den Grundsätzen des UBA für Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit. So geht die Europäische Kommission zwar in allen Szenarien von einem Anteil von 81 bis 85% erneuerbare Energien an der Stromerzeugung aus, sieht aber auch einen Anteil von 12 bis 15 Prozent Kernenergie und etwa 20 GW Kapazität an Kohlekraftwerken. „Zentral für einen wirksamen Klimaschutz ist der Ausstieg aus der Kohleverstromung, wie ihn die sogenannte Kohlekommission vorgeschlagen hat . Auch Kernenergie ist kein Weg, um umweltbewusst das CO2-Ziel zu erreichen, “ erläutert Michael Angrick, Vizepräsident des UBA. Ebenfalls problematisch sei ein weiterer Ausbau von Biomasse aufgrund fehlender Flächen.

Auch über das Minderungsziel bis 2050 gehen die Meinungen auseinander. In einigen Szenarien der Europäischen Kommission wird eine Reduktion von 80 bis 90 Prozent angestrebt. Nach Einschätzung des UBA wir dies nicht ausreichen, um den Klimawandel aufzuhalten. „Wir brauchen ein Net-Zero-Ziel für 2050, um eine Klimaerwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu beschränken“, ist Angrick überzeugt. „Net-Zero bedeutet, dass zunächst alle vermeidbaren Emissionen reduziert werden. Für unvermeidbare Emissionen müssen Ausgleichsmaßnahmen geschaffen werden.

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Fraunhofer-Energiewende-Barometer 2019: Energiewende ist zu langsam

2019 Fraunhofer Symosium Energiewende_6243Der Umbau des Energiesystems steht unter Beobachtung von drei Fraunhofer-Instituten. Den jährlichen Entwicklungsstand fassen die Wissenschaftler im Energiewende-Barometer zusammen. Für 2019 haben drei Professoren der Fraunhofer-Institute in Kassel, Karlsruhe und Freiburg Veröffentlichung der Ergebnisse mit einer Warnung verknüpft. Um die Klimaziele von Paris zu erreichen muss die Energiewende massiv vorangetrieben werden. Neben vermehrten Ausbau von Solar- und Windparks geht es vor allem darum, die Sektorenkopplung zu entwickeln.

„In die nächste Phase der Energiewende müssen die Sektoren Verkehr, Wärme und Industrie unbedingt einbezogen werden. Dazu brauchen wir den politischen Willen und gesellschaftliche Akzeptanz, um die in Paris gesetzten Klimaziele zu erreichen,“ so das gemeinsame Fazit von Clemens Hoffmann, Leiter Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE), Hans-Martin Henning, Leiter Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und Mario Ragwitz, stellvertretender Leiter Fraunhofer-Institut für System und Innovationsforschung (ISI). Neben einem Ausbau einer CO2-freien Energieerzeugung bedeute dies eine Sanierung von Gebäuden, die Elektrifizierung der Wärmeerzeugung und der Mobilität sowie die Entwicklung CO2- emissionsfreier Industrieprozesse.

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Gebäude-Energiemanagement als zentraler Akteur im Smart Grid

Siemens-Kempten-31Wie wird das Smart Grid eigentlich smart? Für den Ausgleich von flexiblen Stromangebot und flexibler Stromnachfrage gibt es unterschiedliche Ideen: Zunächst war es die Waschmaschine, die sich nach der Stromproduktion aus Sonne und Wind richten sollte. Inzwischen wird das Flexibilitätspotenzial der Stromnachfrage bei der Steuerung bei Elektroautos, Wärmepumpen und Stromspeichern gesehen. Ausprobiert haben das die Unternehmen Siemens und Allgäuer Überlandwerk. Im Modellprojekt pebbles arbeiten sie gemeinsam daran, ein Smart Grid in der Realität aufzubauen und einen Lokalen Marktplatz zu erproben. Über die Erfahrungen aus Wilpoldsried berichten Michael Lucke, Allgäuer Überlandwerk und Stefan Nießen, Siemens im Gespräch mit der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft. 

Der Name pebbels steht für „Peer-to-Peer Energiehandel auf der Basis von Blockchain“. Ziel ist die Implementierung eines lokalen Marktplatzes, bei dem Erzeuger, Verbraucher und  Prosumer ihren Strom verkaufen und die Flexibilität ihrer Geräte vermarkten können. Das sei in Deutschland bisher noch nicht in der Praxis getestet worden, auch wenn die Idee dazu schon fast „Common sense“ sei, betont Nießen.

Die Stromanbieter sind Betreiber von kleineren Photovoltaikanlagen, die Konsumenten sind normale Verbraucher und auch intelligente Verbraucher mit Gebäudemanagementsystem, das den Strombedarf ihrer Wärmepumpe, des elektrischen Autos und die Stromspeicherung automatisch regelt. Auf dem Markt handeln diese Teilnehmer primär untereinander, können aber am Handel auf übergeordneten Märkten teilnehmen. Wichtigstes Ziel war zu zeigen, dass dies technisch einwandfrei funktioniert.

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Kopplung von Strom- und Gasnetz über „Hybridge“

_MG_9683Stromüberschüsse und Netzengpässe verhelfen dem Energieträger Wasserstoff zu einem neuen Schub. Der Übertragungsnetzbetreiber Amprion und der Fernleitungsnetzbetreiber Open Grid Europe (OGE) wollen im Emsland über eine Power-to-Gas-Anlage von 100 MW den Energietransport im Strom- und Gasnetz verbinden. Im Interview mit der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft erläutert Thomas Hüwener, Mitglied der Geschäftsführung der OGE, weshalb es wichtig ist, die Energiewirtschaft ganzheitlich zu betrachten. 

Das Unternehmen OGE betreibt mit rund 12.000 km längste Gasfernleitungsnetz in Deutschland. Hüwener ist überzeugt, dass sich die vereinbarten Klimaziele von Paris, der Ausbau der erneuerbaren Energien, der Ausstieg aus der Kernenergie und die sukzessive Stilllegung von Kohlekraftwerken nur in enger Partnerschaft von Strom- und Gasinfrastruktur bewältigen lassen. 

Dabei kann das Gasnetz die Speicherung von Energie übernehmen. Zum einem gibt es in einem großen Gasnetz Druckspiele, die man als Leitungspuffer bezeichnet, wo schon eine Speicherfähigkeit inbegriffen ist. Zum anderen gibt es Marktspeicher im Handelsbereich, die hier perspektivisch angeboten werden können, erläutert Hüwener.

Der Kern von Hybridge ist ein Elektrolyseur, der aus Strom Wasserstoff produzieren soll. Im Unterschied zu bisherigen Forschungs- und Modellprojekten soll das Projekt Hybridge zeigen, dass ein Elektrolyseur auch in großem Maßstab technisch einwandfrei funktioniert. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien, der andernfalls zukünftig abgeregelt würde, wird in Wasserstoff umgewandelt. Der erzeugte Wasserstoff kann ins Gasnetz eingespeist werden oder auch von der Industrie in der näheren Umgebung direkt genutzt werden. Auch der Anschluss von Wasserstofftankstellen für LKW oder Züge gehört zum Projektscope.

Als Standort wurde Lingen in Nordrhein-Westfalen ausgewählt, wo eine Strom- und Gastrasse aufeinander treffen. Hinzu kommt die relative Nähe zu den Offshore-Windanlagen in der Nordsee. In der Region gibt es zudem Gastransportleitungen, die auf den Transport von reinem Wasserstoff umgerüstet werden können. Außerdem befindet sich eine Wasserstofftank- und -verladestation in der Region und die vorhandenen Erdgasspeicher können perspektivisch auf Wasserstoff umgewidmet werden.

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