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Wasserstoffanlage am Wasserkraftwerk Wyhlen

Energiedienst plant auf dem Gelände des Wasserkraftwerks Wyhlen im Rahmen eines Leuchtturmprojekts eine Erzeugungsanlage für Wasserstoff.

Diese sogenannte Power-to-Gas-Anlage stellt mittels Elektrolyse Wasserstoff aus Wasser her.

Da zur Herstellung der Strom aus dem Wasserkraftwerk zum Einsatz kommt, entsteht sogenannter erneuerbarer Wasserstoff (eH2). Seine Qualität ist so hoch, dass er auch zum Betanken von Brennstoffzellenfahrzeugen genutzt werden kann.

Die Anlage wird eine Leistung von 1 Megawatt haben. Damit können rund 1.000 Brennstoffzellenfahrzeuge klimaneutral betrieben werden.

Neben dieser Industrieanlage erprobt das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) eine nach heutigem Stand der Technik optimierte 300-Kilowatt-Elektrolyse.

Die Betriebsweisen der beiden Anlagen werden die Forscher intensiv vermessen und auswerten.

Ziel ist, einen Leitfaden für den effizienten Betrieb von Power-to-Gas-Anlagen für die Industrie zu entwickeln. Er soll Energieversorgern, Automobilherstellern und Unternehmen aus dem Anlagenbau dienen.

Zudem entsteht bei der Produktion des Wasserstoffs Wärme. Diese soll zusammen mit der Abwärme des Wasserkraftwerks für ein Wärmenetz genutzt werden, das das geplante Wohngebiet in der Nähe des Kraftwerks mit Wärme versorgt.

Die regelmäßige Information über dieses Projekt ist uns wichtig. Daher ergänzen wir diese Internetseite im Lauf des Projektfortschritts mit neuen Informationen und informieren in regelmäßigen Abständen unsere Nachbarn und die Bürger von Grenzach-Wyhlen direkt vor Ort.

Ende Februar 2016 haben wir den Zuschlag für das Leuchtturmprojekt erhalten.

Im Moment erarbeiten die Fachleute die Unterlagen für die Genehmigung der Anlage. Auch Gutachten für Umweltbeeinträchtigungen und Schallausbreitung werden wir erarbeiten.

Ende Oktober haben wir den Bauantrag und den Antrag auf Genehmigung nach dem Bundesimmissionsschutzgesetz gestellt.

Die Inbetriebnahme ist für Ende 2017 geplant. 

Die Energiewende fußt auf mehreren Säulen. Neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien und der Steigerung der Wärmeffizienz kann die Mobilität einen weiteren großen Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen leisten.

Alternative Antriebe, wie Elektromobilität oder Gas, werden an Bedeutung zunehmen.

Elektrofahrzeuge können mit Batterie oder Brennstoffzelle betrieben werden. Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge sind alltagstauglich, aber in ihrer Reichweite eingeschränkt.

Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb haben diese Einschränkung nicht. Denn sie werden mit Wasserstoff als Kraftstoff betrieben. Ihre Reichweite ist größer als bei durchschnittlichen Elektrofahrzeugen und die Tankzeit deutlich geringer.

Wird der Wasserstoff nicht als Nebenprodukt bei der Erdölraffinerie erzeugt, sondern mit regenerativem Strom betriebener Elektrolyse gewonnen, entstehen keine CO2-Emissionen. Nur dann ist das Verfahren klimaneutral und schützt die Umwelt.

Die Anlage dient der angewandten Forschung, um die Effizienz der Wasserstoffproduktion zu verbessern.

Bis 2050 soll die Stromproduktion zu 80 Prozent aus erneuerbaren Energien erfolgen. Bis dahin muss man solche Technologien erforscht haben, um sie effizient einsetzen zu können.

Die Anlage dient darüber hinaus dazu, Regelenergie zur Stabilität des Stromnetzes bereit zu stellen. Sie wird also auf Anforderung der Übertragungsnetzbetreiber heruntergefahren, wenn zu wenig Strom im Netz ist beziehungsweise weiter hochgefahren, wenn zu viel Strom im Netz ist.

Gerade dadurch, dass Sie auch Regelenergie bereitstellt, sorgt sie dafür, dass dafür keine Kohlekraftwerke vorgehalten werden müssen.

Das Energiesystem der Zukunft ist vor allem durch volatile erneuerbare Energie geprägt. Damit das Zusammenspiel funktioniert und zu einer sicheren Versorgung führt, ist es jetzt an der Zeit daran zu forschen.

Das Elektroauto wird mit Wasserstoff (H2) betankt. Durch eine chemische Reaktion in der Brennstoffzelle entstehen aus Wasserstoff und Sauerstoff Wasser und elektrischer Strom.

Mit dem elektrischen Strom wird dann der Elektromotor betrieben. 

1. Die Elektrolysezelle enthält Elektrolyt.

2. An zwei Elektroden wird eine Spannung angelegt, wodurch ein elektrischer Strom durch die Elektrolysezelle fließt. Dies führt zur Zersetzung der Teilchen im Elektrolyt.

3. Durch die angelegte Spannung entsteht ein Elektronenüberschuss am Minuspol (negativ geladene Kathode). Positiv geladene Ionen (Kationen) wandern im elektrischen Feld zur Kathode. Durch Aufnahme von Elektronen werden sie dort reduziert. 
Es entsteht Wasserstoff.

4. Am Pluspol (positiv geladene Anode) entsteht hingegen ein Elektronenmangel. Negativ geladene Ionen (Anionen) wandern im elektrischen Feld zur Anode. Durch Abgabe von Elektronen werden sie dort entladen, also oxidiert.
Es entsteht Sauerstoff

 

Glossar:

Elektrolysezelle: Zelle, in der die Elektrolyse abläuft

Elektrolyt: chemische Verbindung, die im festen, flüssigen und gelösten Zustand vorkommt und die positiv oder negativ geladene Ionen enthält z.B. Kochsalzlösung

Ion: elektrisch geladenes Atom Elektrode: ist i.d.R. ein metallischer Leiter und dient zur Zu- oder Abführung von elektrischem Strom in die elektrische Lösung.

Kathode: Elektrode an der die Reduktion der Elektronen stattfindet (negativ geladen, Minuspol)

Anode: Elektrode an der die Aufnahme der Elektronen stattfindet (positiv geladen, Pluspol)

 

 

Da wir auch die Abwärme bei der Elektrolyse nutzen werden, werden wir insgesamt auf einen hohen Wirkungsgrad kommen. Wir streben rund 70 Prozent an.

Zudem ist es gerade das Ziel dieses Forschungsprojekts, die Effizienz der Wasserstoffproduktion aus Elektrolyse zu verbessern und damit den Wirkungsgrad zu erhöhen. Hier arbeiten wir mit einer Technik der Zukunft: Denn Wasserstoff kann nicht nur als Kraftstoff eingesetzt werden, er kann zudem gespeichert werden oder sogar wieder in Strom zurückverwandelt werden.

Dies wird künftig noch wichtiger werden, denn bei zunehmender Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie werden Speicher und alternative Verwendungen für den Strom nötig werden.

Wasserstoff ist weniger reaktiv als Benzin, Diesel oder Erdgas. So ist die bei einer Explosion frei gesetzte Energie 70 Prozent geringer als bei Erdgas. Dies gilt nur für geschlossene Räume, denn im Freien kann Wasserstoff nicht zur Explosion gebracht werden.

Im Gegensatz zu Diesel oder Benzin ist Wasserstoff nicht giftig, ätzend, übel riechend, wassergefährdend oder krebserregend.

Wasserstoff ist 14-mal leichter als Luft und besitzt das größte Diffusionsvermögen aller Gase. Er verflüchtigt sich unmittelbar nach Austreten.

Wasserstoff ist ein Massenprodukt, das seit Jahrzehnten in verschiedenen industriellen Prozessen angewendet wird, zum Beispiel bei der Herstellung von Kunststoffen. 

Der Deutsche Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband hat ein Wasserstoff-Sicherheits-Kompendium erstellt, das die Risiken des Wasserstoffs und wie man damit umgeht gut erklärt.

Wasserstoff-Sicherheits-Kompendium

Sehr viele Anlagen, die Wasserstoff erzeugen, stehen ebenso wie Wasserstofftankstellen mitten in Wohngebieten.

Beispielsweise die Forschungsanlage des ZSW in Stuttgart-Vaihingen, der Solarstromspeicher in Küsnacht oder Wasserstofftankstellen in Freiburg, Hamburg und Berlin.

Raffinerien stellen Wasserstoff nur als Nebenprodukt her. In erster Linie arbeiten sie mit Rohöl, das mit Tankschiffen angeliefert wird.

Die Entfernung zu Wohngebieten hat vor allem etwas mit der Logistik zu tun.

Im Übrigen gibt es auch Raffinerien, die nahe an Wohnbebauungen liegen, zum Beispiel die OMV Raffinerie Schwechat bei Wien.

Das ist falsch. Die Erzeugungsanlage wird innerhalb des umzäunten Bereichs des Wasserkraftwerks Wyhlen gebaut. Weder das Naturschutzgebiet noch das angrenzende Naherholungsgebiet sind durch die Anlage betroffen.

Selbst eine mögliche Erweiterung der Anlage wäre, wenn sie geplant und genehmigt würde, noch innerhalb des Geländes.

Energiedienst unternimmt viel, damit die Anlagen im Einklang mit der Natur stehen. Ökologische Maßnahme an den Kraftwerken zeigen dies, auch in Wyhlen.

Am Altrhein hat Energiedienst zum Beispiel mit dem NABU und Schulkindern einen Vogelbeobachtungsstand gebaut.

Dagegen sprechen vor allem drei Gründe.

Erstens sind wir am Wasserkraftwerk Eigentümer des Grundstücks. Wir haben also jederzeit Zugang zum Gelände und brauchen kein anderes Grundstück zu kaufen oder zu pachten.

Zweitens wollen wir mit und an der Anlage lernen. Daher ist es notwendig, dass die Mitarbeiter am Standort in der Nähe der Anlage sind, um sie kennenzulernen. Sie müssen nicht woanders hinfahren.

Drittens können wir so den Strom aus dem Wasserkraftwerk direkt nutzen, ohne über öffentliche Stromleitungen gehen zu müssen. Das spart Netznutzungsentgelt. Dies wäre bei dem vorgeschlagenen Standort auf einem Chemie-Areal der Fall. 

Wenn alles planmäßig läuft, gehen wir davon aus, dass wir Ende 2017 in Produktion gehen.

Wobei die eigentliche Bauzeit sechs Monate betragen wird. 

Nein, die Anlage wird über die Wasserleitung versorgt. Wir entnehmen kein Rheinwasser.

Wir arbeiten im Moment noch am Speicherkonzept. Dort sind verschiedene Modelle möglich, die wir gerade durchrechnen.

Speichern wir viel, wird weniger LKW-Verkehr nötig. Trailer-Speicherung rechnet sich anders als Speicherung in Flaschenbündeln.

Davon abhängig ist auch, mit welchem Druck komprimiert wird. Je höher komprimiert wird, umso weniger Fahrten sind nötig.

Andererseits werden dann Trailer und Kompressor teurer. Hier ist noch keine Entscheidung gefallen.

Nach jetziger Planung wird die Anlage so viel Wasserstoff produzieren, dass pro Tag etwas mehr als ein LKW gefüllt werden kann (rund 1,5 LKW-Ladungen).

Das heißt, pro Tag fahren ein bis zwei LKW.

Da am Wochenende und an Feiertagen nicht gefahren wird, fallen am Montag oder an Tagen nach einem Feiertag entsprechend mehr Fahrten an.

Die Anlage läuft vollautomatisch und wird jährlich gewartet.

Überwacht wird sie durch eigenes Personal, das natürlich vorher geschult wird.

Auch eine Anlage die vollautomatisch läuft, benötigt Personal, das sie überwacht, wartet und pflegt. Die Wasserkraftwerke sind dafür ein gutes Beispiel.

Zudem arbeiten viele Energiedienst-Mitarbeiter im Hintergrund, zum Beispiel um den Wasserstoff zu vermarkten.

Die Anlage ist Teil unserer Strategie, neue Geschäftsfelder zu erschließen. Aus dem traditionellen Geschäft wird nicht mehr so viel erlöst. Zur Sicherung des Unternehmens und damit zur Sicherung der Arbeitsplätze müssen neue Ideen umgesetzt werden.

Ziel des von der Landesregierung geförderten Forschungsprojekts ist es zudem, die klimafreundliche Mobilität voranzubringen und dadurch in Baden-Württemberg hochqualifizierte zukunftsfähige Arbeitsplätze zu schaffen und zu halten.

Es soll am Wasserkraftwerk Wyhlen auch eine Tankstelle geben. Diese wird außerhalb des eigentlichen Kraftwerksgeländes an der „Gewerbestraße“ liegen.

Vertrieben wird der Wasserstoff aber nach bisheriger Planung über andere Gesellschaften.

Ein eigenes Tankstellennetz ist bislang nicht vorgesehen.

Wir haben eine Anlage mit einer Elektrolyse-Leistung von 2 MW beantragt. Dies beinhaltet bereits einen möglichen Ausbau der Forschungsanlage des ZSW auf 1 MW.

Im ersten Schritt werden eine Anlage mit einer Elektrolyseleistung von 1 MW sowie die Forschungsanlage des ZSW gebaut. Sollte das Geschäft gut laufen, können wir die ZSW-Anlage nach Ende der Forschung übernehmen und ausbauen.

Ob ein weiterer Ausbau sinnvoll ist, ist von vielen Faktoren abhängig. Zum Beispiel wie sich der Wasserstoffmarkt entwickelt, wie groß die Nachfrage nach Brennstoffzellenfahrzeugen sein wird und ob der Strompreis wieder steigt.

Davon wird die Wirtschaftlichkeit der Anlage abhängig sein und auch, ob sie sich ein Ausbau lohnt. Das kann man jetzt noch nicht sagen. Aber zu einem Ausbau wäre eine neue Genehmigung nötig.

Nach jetzigem Planungsstand steht die Anlage auf einer Fläche von 20 m x 30 m direkt auf dem Gelände des Wasserkraftwerks.

Hinzu kommt die 300 kW-Elektrolyse der ZSW (8 m x 20 m) sowie Platz für einen bis drei Trailer.

Die Anlage wird in einer Leichtbauhalle untergebracht.

Ein vorhabenbezogener Bebauungsplan bedeutet, dass die Anlage genauso geprüft und freigegeben wird, wie sie eingereicht wurde. Ein Ausbau wäre nur möglich, wenn ein neuer Bebauungsplan gemacht wird.

Die Argumentation, dass dann die Gemeinde aufgrund geschaffener Fakten gar nicht anders könne, als dem zuzustimmen ist nicht nachvollziehbar.

Grenzach-Wyhlen verfügt über einen kompetenten Gemeinderat, der das Wohl der Gemeinde im Blick hat. Er hat schon mehrmals gezeigt, dass er analysiert und je nach Sachlage neu entscheidet.

Wie funktioniert die Anlage?


Bürgerinformationen

Zusammen mit Vertretern des ZSW, der Elektrolyse-Herstellerfirma McPhy, dem Ingenieurbüro sowie weiteren Experten vom TÜV Thüringen Schweiz und dem Regierungspräsidium Freiburg stellte Energiedienst die Erzeugungsanlage, den Energieträger Wasserstoff sowie den aktuellen Stand des Genehmigungsverfahrens vor.

Projekt, Anlage, Transport - Energiedienst: Irene Knauber

Wasserstoff - TÜV Thüringen Schweiz: Heinz Rohrer

Baukörper, Verdichten, Speichern und BefüllenHaas Engineering: Friedrich Haas

Wasserstoff-Elektrolyse Mc Phy Energy Deutschland : Tristan Kretschmer

Forschungsthemen - ZSW: Dr. Michael Specht

Genehmigungsverfahren - Regierungspräsidium Freiburg: Dr. Herbert Swarowsky, Marie Leypold, Claus-Reiner Hottenrott, Sandra Andergasser

Protokoll der Fragerunde 

 

 

 

 

 

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