Mieterstromprojekt mit grünem Wasserstoff | Polarstern | Polarstern Magazin

von Anna

Die Energieversorgung der Städte auf nachhaltige und klimaneutrale Beine zu stellen, erfordert mehr als eine Technologie. Es geht um einen gesunden Mix aus Anlagen und ihre sektorenübergreifende Verknüpfung. Das unterstützt die Energiewende und den Klimaschutz nicht nur in der Strom-, sondern auch in der Wärmeversorgung und in der Mobilität.

Der Erzeugung von Wasserstoff, insbesondere grünem Wasserstoff, kommt dabei eine große Bedeutung zu. Gern wird es als „Schlüsselrohstoff“ betitelt.

 

Pläne mit dem Wasserstoff.

Mit einer Wasserstoff-Strategie will die Bundesregierung in diesem Bereich die Nummer eins weltweit werden. Insbesondere auf der Entwicklung zur Gewinnung von mehr grünem Wasserstoff liegt der Fokus. Dazu wird sektorenübergreifend zusammengearbeitet: die Industrie braucht Wasserstoff, der Verkehr für Luftfahrt, Schifffahrt und Schwerlastverkehr und die Immobilienwirtschaft für die dezentrale Energieversorgung.

Im Verkehr etwa geht es um Brennstoffzellentechnologie und Autos, die mit Wasserstoff betrieben werden. Aktuell (Herbst 2019) sind laut Verkehrsministerium 600 wasserstoffbetrieben Autos in Deutschland unterwegs, 2022 etwa sollen es 60.000 sein, sprich das Hundertfache. Das setzt auch die Errichtung von Wasserstoff-Tankstellen voraus.

 

Wasserstoff für eine klimaneutrale Stadt.

Wird im Rahmen der dezentralen Stromversorgung Ökostrom hergestellt und dieser in „grünen“ Wasserstoff umgewandelt, kann er vor Ort in der Mobilität und in der lokalen Industrie genutzt sowie im Gasnetz aufbereitet werden.

Im Mittelpunkt steht dabei ein Elektrolyseur. Er wandelt überschüssig erzeugten, erneuerbaren Strom in Wasserstoff um – ein sogenanntes Power-to-Gas-Verfahren. Dazu kann Überschussstrom aus lokaler Erzeugung oder auch aus dem öffentlichen Stromnetz aufgenommen werden.

Der erzeugte „grüne Wasserstoff“ kann bei Wasserstoff-Tankstellen und Wasserstoff-Abfüllstationen für Brennstoffzellen-Fahrzeuge und von der Industrie abgeholt werden. Künftig kann er auch in das Erdgasnetz eingespeist werden und hier die Dekarbonisierung unterstützen. Außerdem lässt sich Wasserstoff rückverstromen. Wenn also nachts oder bei Schlechtwetter wenig Photovoltaikstrom lokal erzeugt wird, kann aus dem Wasserstoff in Brennstoffzellen oder Blockheizkraftwerken wieder Strom erzeugt werden, Stichwort Gas-to-Power.

 

Pilotprojekt in Esslingen: Smarte Quartiersversorgung mit Wasserstoff.

Im neuen Esslinger Quartier Lok.West entsteht ein klimaneutrales Stadtquartier. Auf einer Fläche von 100.000 m2 werden rund 500 Wohnungen, Büro- und Gewerbeflächen sowie ein Neubau der Hochschule Esslingen errichtet. Die Energieversorgung wird sektorenübergreifend aufgesetzt und im Sinne eines Smart Grids vernetzt. Das Ziel ist eine hohe Energieautarkie aus selbst erzeugter lokaler Produktion. Polarstern verantwortet die Mieterstromversorgung und treibt als Mehrheitsgesellschafter der Green Hydrogen Esslingen die Erzeugung und Integration von grünem Wasserstoff voran. Weitere Teilhaber sind die Stadtwerke Esslingen (SWE) und Prof. Dr. M. Norbert Fisch.

Auf den Gebäudedächern werden rund 1.600 kWp installiert. Die Wärmeversorgung erfolgt zusätzlich mittels eines Blockheizkraftwerks, das mit Ökogas aus 100 Prozent erneuerbaren Energien betrieben wird. Ein Elektrolyseur mit der Leistung von 1 MWel nimmt überschüssig erzeugte Strommengen aus den PV-Anlagen und den BHKWs des Quartiers ab, die nicht direkt zur Versorgung benötigt werden. Mit dieser Energie wird im Elektrolyseur die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff unterstützt. Der erzeugte Wasserstoff wird in eine Abfüllstation geleitet und steht so Tankstellen und lokalen Unternehmen zur Verfügung. Nach aktuellen Berechnungen sollen so täglich 400 Kilogramm Wasserstoff produziert werden. Das ist eine Menge, mit deren Hilfe rund 400 wasserstoffangetriebene Autos 100 Kilometer fahren.

Wird außerdem die beim Elektrolyseprozess anfallende Abwärme in das Nahwärmenetz des Quartiers eingespeist und damit der Heizenergiebedarfs der Gebäude gedeckt, steigert das die Effizienz der Quartiersversorgung. Der Wirkungsgrad des Elektrolyseurs erhöht sich von etwa 55 Prozent (Wasserstoffproduktion) auf rund 90 Prozent.

>>> Weitere Mieterstrom-Referenzen von Polarstern

 

Energieeffizientes Gebäudekonzept.

Die vier Wohnblöcke des Quartiers werden nach hohen wärmeschutztechnischen Standards errichtet. In Mieterstromangeboten und integrierten Ladestationen für Elektrofahrzeuge wird wie dargestellt weitestgehend lokal erzeugte erneuerbare Energien zur Eigenversorgung genutzt. Insgesamt soll rund 50 Prozent Einsparung sollen gegenüber der Energieeinsparverordnung (ENEV 2014) erreicht werden. Lok.West erhielt bereits 2011 das goldene Vor-Zertifikat der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB).

Das gesamte Projekt "ES-West-P2G2P" ist eines von sechs Leuchtturmprojekten, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) aus mehr als 60 Bewerbungen ausgewählt wurde. Damit erhält es eine Förderung im Rahmen des Förderschwerpunktes „Solares Bauen / Energieeffiziente Stadt“, gesamtes Fördervolumen liegt bei 150 Millionen Euro. Das Steinbeis-Innovationszentrum Energie-, Gebäude- und Solartechnik (EGS) koordiniert das Projekt und arbeitet nun fünf Jahre lang mit insgesamt elf Partnern vor Ort an der Umsetzung des Konzepts.

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Netzdienlicher Betrieb und Bilanzkreisoptimierung.

Maßnahmen, die das Stromnetz stabilisieren, gewinnen mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien an Bedeutung. Hier bietet die Nutzung von netz- und marktbasierten Stromüberschüssen eine Chance, Erzeugungs- und Lastspitzen im Stromsektor einander anzupassen.

„Wir zeigen einen Weg, wie auch die volatilen erneuerbaren Energien netzdienlich in ein Versorgungssystem eingebunden werden können“, sagt Professor Dr. M. Norbert Fisch. Er ist neben dem Ökoenergieversorger Polarstern und den Stadtwerken Esslingen Teilhaber der Green Hydrogen Esslingen, die die Energieversorgung des Projekts verantwortet. „Der Energieträger Wasserstoff spielt hierbei eine entscheidende Rolle – und mit Hilfe der Green Hydrogen Esslingen werden wir nachweisen, dass die Produktion von ‚grünem Wasserstoff‘ auch auf Quartiersebene alltagstauglich umsetzbar ist.“

 

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