Wasserstoffanlage am Wasserkraftwerk Wyhlen
Im Rahmen eines Leuchtturmprojekts erbaute Energiedienst 2018 auf dem Gelände des Wasserkraftwerks Wyhlen 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 hat eine Leistung von 1 Megawatt. 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.
Seit Januar 2021 steht die Power-to-Gas-Anlage von Energiedienst im Zentrum des staatlich geförderten Projektes "Reallabor H2-Wyhlen".
Das Magazin stern berichtete im Mai 2020 über die Power-to-Gas-Anlage. Klicken Sie hier, um den Artikel zu öffnen.
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.
Sie wollen mehr über die Power-to-Gas-Anlage erfahren? Dann besuchen Sie uns doch einfach und melden sich zu einer Führung durch das Wasserkraftwerk Wyhlen mit einem Rundgang zur Anlage an.
Und so funktioniert die Power-to-Gas-Anlage
Eingangsstatement Dr. Jörg Reicherts, Vorsitzender der Geschäftsleitung von energiedienst, bei der Poltik-Talkshow Pfeiffer fragt am 27.11.2020.
Häufige Fragen
Elektrolyse - was ist das?
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 Kationen (durch Aufnahme von Elektronen) stattfindet
Anode: Elektrode, an der die Oxidation der Anionen (durch Abgabe von Elektronen) stattfindet
Wie war der Zeitplan für dieses Projekt?
Im Februar 2016 erhielten wir den Zuschlag für das Leuchtturmprojekt.
Fachleute erarbeiteten die Unterlagen für die Genehmigung der Anlage. Auch Gutachten für Umweltbeeinträchtigungen und Schallausbreitung wurden erstellt.
Im Dezember 2017 starteten wir mit den ersten Arbeiten. Dabei wurden Gräben für das Fundament der Halle und die elektrische Zuleitung ausgehoben.
Im März 2018 genehmigte das Regierungspräsidium Freiburg den Betrieb der Anlage nach dem Bundesimmissionsschutzgesetz (BlmSchG).
Die Power-to-Gas-Anlage wurde am 15. November 2018 eingeweiht. Seit Dezember 2019 ist sie in Betrieb.
Wie groß ist die Anlage (Leistung und Maße)?
Wir haben eine Anlage mit einer Elektrolyseleistung von 2 MW beantragt. Dies beinhaltet bereits einen möglichen Ausbau der Forschungsanlage des ZSW auf 1 MW.
Im ersten Schritt wurden eine Anlage mit einer Elektrolyseleistung von 1 MW sowie die Forschungsanlage des ZSW gebaut. Damit erzeugen wir 200 Normkubikmeter Wasserstoff pro Stunde. Das sind ca. 17 Kilogramm.
Sollte das Geschäft gut laufen, können wir die ZSW-Anlage nach Ende der Forschung übernehmen und ausbauen.
Ob ein weiterer Ausbau sinnvoll ist, hängt von vielen Faktoren ab. Zum Beispiel, wie sich der Wasserstoffmarkt entwickelt, wie groß die Nachfrage nach Brennstoffzellenfahrzeugen sein wird und wie sich der Strompreis entwickeln wird. Von diesen Faktoren hängt die Wirtschaftlichkeit der Anlage ab. Fest steht: Für jeden weiteren Ausbau ist eine neue Genehmigung nötig.
Die Anlage steht auf einer Fläche von 20 x 30 m direkt auf dem Gelände des Wasserkraftwerks. Hinzu kommen die 300-kW-Elektrolyse des ZSW (8 x 20 m) sowie Platz für einen bis drei Trailer.
Wie viel Wasserstoff wird am Kraftwerk gespeichert?
Die errichteten Speicher haben eine Kapazität von ca. 1600 Kilogramm.
Mit wie viel LKW-Verkehr ist zu rechnen?
Die Anlage soll so viel Wasserstoff produzieren, dass pro Tag etwas mehr als ein LKW gefüllt werden kann (rund 1,5 LKW-Ladungen).
Das heißt, pro Tag werden ein bis zwei LKW fahren. Da am Wochenende und an Feiertagen nicht gefahren wird, werden montags oder an Tagen nach einem Feiertag entsprechend mehr Fahrten anfallen.
Schafft die Anlage Arbeitsplätze?
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 Energiekonzepte zu entwickeln. Zur Sicherung des Unternehmens und damit zur Sicherung der Arbeitsplätze setzen wir neue Ideen um.
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.
Hat Energiedienst die Kompetenz, eine solche Anlage zu betreiben? Wer bedient die Anlage?
Die Anlage läuft vollautomatisch und wird jährlich gewartet.
Überwacht wird sie durch eigenes, dafür geschultes Personal.
Wieso ist das Verfahren klimaneutral? Müssen Sie den genutzten Strom aus Wasserkraft nicht durch Strom aus Kohlekraftwerken ersetzen?
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 ist außerdem dazu geeignet, Regelenergie zur Stabilität des Stromnetzes bereitzustellen. Sie kann also auf Anforderung der Übertragungsnetzbetreiber heruntergefahren werden, wenn zu wenig Strom im Netz ist, beziehungsweise weiter hochgefahren werden, wenn zu viel Strom im Netz ist.
Gerade dadurch, dass Sie auch Regelenergie bereitstellen kann, wird sie dafür sorgen, dass dafür keine Kohlekraftwerke mehr vorgehalten werden müssen.
Das Energiesystem der Zukunft ist vor allem durch volatile erneuerbare Energien geprägt. Damit das Zusammenspiel funktioniert und die Versorgung sicher bleibt, ist es jetzt an der Zeit, daran zu forschen.
Steht die Anlage in einem Naturschutz- und Naherholungsgebiet?
Die Power-to-Gas-Anlage steht innerhalb des umzäunten Bereichs des Wasserkraftwerks Wyhlen. Weder das Naturschutzgebiet noch das angrenzende Naherholungsgebiet sind durch die Anlage betroffen.
Selbst eine mögliche Erweiterung der Anlage fände, wenn sie geplant und genehmigt würde, noch innerhalb des Energiedienst-Geländes statt.
Energiedienst unternimmt vieles, damit alle Anlagen im Einklang mit der Natur stehen. Ökologische Maßnahmen an den Kraftwerken zeigen dies, auch in Wyhlen. Erwähnt sei der Umbau der Fischtreppe in den Jahren 2004 bis 2008. Hierfür investierte Energiedienst etwa 1,5 Millionen Euro. Die neu entstandene Fischtreppe und der Fischlift funktionieren zudem blendend, wie eine Fischzählung gezeigt hat.
Beinhaltet der vorhabenbezogene Bebauungsplan die Option für eine noch größere Anlage?
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.
Gibt es weitere Anlage, die in der Nähe einer Wohnbebauung stehen?
Ja, das ist nicht unüblich. Drei Beispiele: Hassfurt, Stuttgart (neben einem Gaskessel) und Hamburg (Hafencity). In Augsburg gibt es sogar eine PtG-Anlage in einem Wohnblock.
Raffinerien, die auch Wasserstoff herstellen, werden weit weg von Wohnbebauungen errichtet. Was waren die Gründe dafür, diese Wasserstoffanlage an diesem Standort zu bauen und nicht woanders?
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.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad bei der Gewinnung von Wasserstoff durch Elektrolyse?
Da wir auch die Abwärme bei der Elektrolyse nutzen wollen, werden wir insgesamt auf einen hohen Wirkungsgrad kommen. Wir streben dabei zwischen 70 und 85 % 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 erneuerbaren Energien werden Speicher und alternative Verwendungen für den Strom nötig werden.
Verwenden Sie Wasser aus dem Rhein?
Nein, die Anlage wird über die Wasserleitung versorgt. Wir entnehmen kein Rheinwasser.
Wie gefährlich ist Wasserstoff?
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 explodieren.
Im Gegensatz zu Diesel oder Benzin ist Wasserstoff nicht giftig, ätzend, übelriechend, wassergefährdend oder krebserregend.
Wasserstoff ist 14-mal leichter als Luft. Er besitzt das größte Diffusionsvermögen aller Gase. Er verflüchtigt sich unmittelbar nach dem Austritt.
Wasserstoff ist ein Massenprodukt, das seit Jahrzehnten in verschiedenen industriellen Prozessen zur Anwendung kommt, 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.
Wie funktioniert eine Brennstoffzelle im Elektroauto?
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.
Plant Energiedienst ein eigenes Tankstellennetz?
Bislang hat Energiedienst keine eigenen Wasserstofftankstellen geplant. Ob es in Zukunft ein eigenes Tankstellennetz geben wird, soll innerhalb des geplanten Projektes "Reallabor H2-Wyhlen" geprüft werden.
Sie haben Fragen? Schreiben Sie uns eine E-Mail:
Bürgerinformationen
Tag der Chemie am 24. Juni 2017
Am "Tag der Chemie" am Samstag, 24. Juni 2017, beantworteten die Projektverantwortlichen im Haus der Begegnung in Grenzach-Wyhlen von 14 bis 17 Uhr Fragen rund um die Power-to-Gas-Anlage.
An der Veranstaltung nahmen neben weiteren Firmen Vertreter der Stadtverwaltung teil.
Offenlegung der Genehmigungsunterlagen bis 6. Juni 2017
Die Antragsunterlagen für die Genehmigung nach Bundesimmissionsschutzgesetz sind bei den Behörden eingegangen und lagen vom 4. Mai bis 6. Juni in der
Stadtverwaltung Grenzach-Wyhlen
Rathaus II
Rheinfelder Straße 19
sowie beim
Regierungspräsidium Freiburg
Schwendistraße 2
79102 Freiburg
aus.
Auch wir als Antragsteller haben die Unterlagen offengelegt und Fragen dazu beantwortet. Am Donnerstag, 11. Mai und Donnerstag, 18. Mai erklärten die Projektverantwortlichen von Energiedienst sowie Mitarbeiter des beauftragten Planungsbüros die Antragsunterlagen.
Bürgerinformation vom 14. November 2016
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 Befüllen - Haas 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