Power-to-Gas / 19.07.2018

Windstrom als Wasserstoff speichern und vielfältig nutzen

Elektrolysehalle mit drei PEM-Elektrolyseuren: diese können bei einer Maximalleistung von 6 MW pro Stunde 1.000 Normkubikmeter Wasserstoff erzeugen. © Siemens AG, Erich Malter

In Mainz erzeugt eine neue PtG-Anlage (Power-to-Gas) im Megawatt-Maßstab aus Windstrom Wasserstoff. Sie ermöglicht damit die chemische Langzeitspeicherung von Energie. Außerdem verknüpft die Anlage die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität.

Die Power-to-Gas-Anlage am Mainzer Messegelände ist direkt an das Mittelspannungsnetz der Stadtwerke Mainz angebunden; vier benachbarte Windenergie-Anlagen liefern den Großteil des Stroms für die Elektrolyseure. © Siemens AG, Erich Malter

Die Power-to-Gas-Anlage wurde neben dem Mainzer Messegelände errichtet. Sie ist direkt an das Mittelspannungsnetz der Stadtwerke Mainz angebunden sowie an vier benachbarte Windenergie-Anlagen, die den Großteil des Stroms liefern. Der im Energiepark produzierte Wasserstoff kann in das Erdgasnetz der Stadtwerke Mainz eingespeist werden. Die Anlage mit einer Maximalleistung von 6 MW kann 1.000 Normkubikmetern Wasserstoff pro Stunde erzeugen. Sie stellt ein Bindeglied zwischen heutigen kleinen (100 kW) und zukünftigen großen (100 MW) Elektrolyse-Anlagen dar. Damit ist sie derzeit die Größte ihrer Art. Nach Forschungsphase und Probebetrieb ist der Energiepark in den Regelbetrieb gegangen.

Wasserstoff hilft beim Lastmanagement

Wasserstoff ist ein vielversprechender chemischer Energieträger und -speicher. Im Umgang mit dem wichtigen Grundstoff der Industrie besteht viel Erfahrung und die technischen Komponenten sind kommerziell verfügbar. Mit dem Projekt Energiepark Mainz zeigen Unternehmen und Wissenschaftler, wie die Verbesserung des lokalen Lastmanagements zur Netzstabilität beiträgt und die Windkrafteinspeisung flexibler auf Bedarf und lokale Netzengpässe reagieren kann.

PEM-Elektrolyse der Megawattklasse

Die zentralen Komponenten der Energiewandlung sind drei Elektrolyseeinheiten, die in einer Halle von der Größe eines Lebensmittelmarktes untergebracht sind. Da der überschüssige Strom aus Wind und Sonne höchst volatil anfällt, müssen sich die Elektrolyseure dynamisch an die schwankende Stromzufuhr anpassen. Da die in der großtechnischen Wasserstoffherstellung bewährten alkalischen Elektrolyseure vergleichsweise träge sind und bei Teillast- und Spitzenlastbetrieb nicht optimal arbeiten, entschieden sich die Planer für Systeme auf Basis von Polymerelektrolytmembranen (PEM). Diese Druckelektrolyseure eignen sich für hohe Stromdichten und können innerhalb von Sekunden auf große Schwankungen bei der Stromproduktion reagieren. Sie sind wartungsärmer, zuverlässig und benötigen keine Chemikalien und Fremdstoffe. Der produzierte Wasserstoff ist auch ohne aufwendige Nachreinigung schon sehr rein und beinhaltet außer Feuchtigkeit und Spuren des Komplementärgases Sauerstoff keine weiteren Verunreinigungen.

Mehr zum Projekt

Energiepark Mainz - Elektrolyse-Wasserstoff als Energiespeicher und -vektor

Förderkennzeichen:
03ESP200A-D

Förderzeitaum:
2012-10-01 – 2017-12-31

Projektbeteiligte

Projektleitung
Stadtwerke Mainz AG

Errichtung und Betrieb der Anlage
Linde AG

Elektrolyseeinheiten
Siemens AG, Energy

Wissenschaftliche Begleitung
Hochschule RheinMain

Service

BINE-Projektinfo 05/2018
(PDF, 4 Seiten, 299 kB)

Links

Energiepark Mainz
Projekt-Website der Mainzer Stadtwerke

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.