Heizung und Warmwasser
Quelle: Pia Grund-Ludwig

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Lokale Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse

In Esslingen entsteht klimaneutrales Quartier

Lageplan des künftigen energieautarken Quartiers. © SIZ - EGS

Ein Neubauprojekt in Esslingen soll zeigen, dass eine klimaneutrale Quartiersversorgung möglich ist. Deshalb wird ein Elektrolyseur integriert, der Solarstrom in Wasserstoff umwandelt. Damit könnten künftig auch die Autos der Anwohner betankt werden.

In der Esslinger Neuen Weststadt entsteht derzeit ein klimaneutrales Stadtquartier, das als Blaupause für künftige Quartiersentwicklung dienen könnte. Auf 100.000 Quadratmetern werden seit drei Jahren über 500 Wohnungen, Büro- und Gewerbeflächen sowie ein Neubau der Hochschule Esslingen gebaut.

Was dem Quartier noch fehlt, ist das technische Herz: In einer unterirdischen Energiezentrale soll in diesem Jahr ein Elektrolyseur installiert werden, der den Solarstrom von den Dächern nutzt, um grünen Wasserstoff herzustellen. Dazu haben der Stromanbieter Polarstern, Professor Manfred Norbert Fisch (vom Steinbeis-Innovationszentrum EGS aus Stuttgart) und die Stadtwerke Esslingen die Firma Green Hydrogen Esslingen GmbH gegründet, die nun - gefördert vom BMWi – die Power-to-Gas-Lösung im Quartier umsetzt.

„Wir haben mit diesem Konzept die Elektrolyse in die Stadt hineingeholt“, erklärt Tobias Nusser vom Steinbeis-Innovationszentrum EGS. „Es gibt in Deutschland schon einige Anlagen im Ein-Megawatt-Bereich, aber die stehen alle auf der grünen Wiese, zwar in der Nähe der Erzeuger, aber in der Regel fern vom Ort des Energiebedarfs in den Städten.“

Fossile Brennstoffe werden ersetzt

Die Lage im Quartier hat zwei Vorteile: Die Transportwege für die Nutzung des grünen Wasserstoffs sind verkürzt und die Abwärme des Elektroyseprozesses wird nutzbar für die Wärmeversorgung der benachbarten Gebäude. Der Nutzungsgrad von Elektrolyseuren, der sonst bei etwa 60 Prozent liegt, lässt sich so auf bis zu 90 Prozent steigern, hoffen die Beteiligten.

„Die Gebäudetechnik richten wir dazu auf diese Wärmequelle aus, wir nutzen ein Niedertemperatursystem und ersetzten so fossile Brennstoffe wie zum Beispiel Erdgas“, erklärt Nusser. Und das gleich doppelt: Denn während die Abwärme das Quartier selbst heizt, können auch andere Esslinger den grünen Wasserstoff nutzen. Denn dieser soll zusätzlich ins Gasnetz eingespeist werden und dort den Anteil fossilen Gases senken.

„Wasserstoff-Cent“ für Einspeisung ins Gasnetz

Die Stadtwerke arbeiten derzeit an einem Geschäftsmodell dafür, denn noch ist Erdgas deutlich günstiger als grüner Wasserstoff. „Eine Art Wasserstoff-Cent für die Förderung von klimafreundlicherem Gas könnte das ausgleichen“, sagt Nusser. Ausgehend von einem Gaspreis von 6,15 Cent pro Kilowattstunde könnte dieser Beitrag bei etwa 0,05 Cent liegen. Für eine typische Familie würde dies Mehrkosten von unter einem Euro pro Monat bedeuten.

Weitere Einsatzzwecke für die 400 Kilogramm Wasserstoff, die der Elektrolyseur am Tag produzieren soll, gibt es ebenfalls. Eine Abfüllstation könnte im Laufe des Tages das Rohrbündel eines Trailers füllen, der den Wasserstoff dann zu Industriekunden fährt. Auch die Idee einer Tankstelle für Brennstoffzellenfahrzeugen besteht. Einen großen Speicher wird es in Esslingen jedoch nicht geben, Green Hydrogen Esslingen spart sich den aufwendigeren Bau und das entsprechende Genehmigungsverfahren. 30 Kilogramm reichen, denn der Wasserstoff soll direkt abgenommen werden.

Erst einmal müssen die Projektpartner aber die Planung abschließen. Die Genehmigungserteilung nach dem BImSchG inklusive Öffentlichkeitsbeteiligung wird für Anfang April erwartet. Professor Fischs Ingenieursbüro EGS-Plan erarbeitet derzeit die Planung der Energiezentrale, die Versorgungs- und die Anlagentechnik, im April beginnt der Bau des Elektrolyseurs. Ende des Jahres soll er den ersten grünen Wasserstoff liefern.

„Unsere Betriebsweise wird sich dann aber auch nach der Verfügbarkeit von Erneuerbaren richten, das ist ein wichtiger Aspekt des Projekts“, erklärt Nusser. Er rechnet mit etwa 4.000 – 5.000 Stunden Laufzeit im Jahr – etwa 50 Prozent  der Zeit wird also Wasserstoff produziert. Zwar könnte der Elektrolyseur auch durchgehend Strom aus dem Netz ziehen, doch Teil des Forschungsprojektes ist eben auch, den energiewendedienlichen Bezug von überschüssigem Netzstrom zu erproben. Quelle: Energiewendebauen / pgl

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Kommentare (1)

  1. Eicke-Hennig, Werner
    at 05.03.2020
    Eine Wasserstoffinfrastruktur brauchen wir in der Chemieindustrie und z.B. in der Stahlerzeugung. Die Investitionen dafür werden enorm sein, weil der Bedarf ebenos ist. Bei Gebäudeheizung ist sie Spielzeug, allerdings der teuren Art. In Esslingen kann der Strom nur von den Dächern kommen, steht also als Überschuss nur 3-4 Monate zur Verfügung, allerdings könnte man ihn besser als Haushaltsstrom einspeisen, die Stadtwerke haben da alle Möglichkeiten und das Verhältnis Dachflächen zu Wohnflächen ist bei MFH schlecht (EE-Ertrag zu HH-Stromverbrauch). Wasserstoff aus EE-Strom erzielt einen Wirkungsgrad von nur 67 %, also muss die Nutzung zwingend sein und nicht "gewollt", weil "Sektorkopplung" und "Klimaneutralität" jetzt die Schlagworte sind. "Gewollt" ist sie aber, wenn KfW-EH55-Häuser damit versorgt werden sollen, die noch einen vermeidbaren Anteil am Heizenergievevrauch haben werden. Nicht ganzjährig verfügbarer EE-Strom macht bei der Wasserstoffgewinnung ökonomisch keinen Sinn, die Anlage muss laufen, um sich zu rechnen. Ohnehin ist nach AGORA noch 2030 mit 8-10 Cent die kWh Wasserstoff zu rechnen, d.h. die Heizungen der neuen Weststadt würden mit einem Energieträger belastet, der den Stadtwerken im Einkauf 4-mal teurer ist als Erdgas (oder will man ihn an die Industrie verkaufen, wenn ja, gibt es Verträge oder nur Gerede?). Und die Nutzung in PKW`s scheitert an der in 4-5 Jahren noch viel zu geringen Flotte an wasserstoffgetriebenen PKW/LKW und am Preis in Konkurrenz zur Zapfsäule (auch mit CO2-Abgabe) und am Wasser aus den Auspufftöpfen in Frostperioden (9 Gramm aus 1 Gramm Wasserstoff). Prof. Fisch wird`s wegrechnen, wie anno 1990 ff. bei seinen thermisch-solaren Großprojekten, die als Investitionsruinen geendet sind, sagt er heute selber. Sprich doch mal jemand mit den Stadtwerken am See und spreche sie auf ihr solares Großprojekt von 1995 in Friedrichshafen an, sehr lehrreich, eine unendliche Krisengeschichte. Eine bessere Gebäudedämmung auf 15 kWh/(m²*a) und eine Stadtquartierslösung durch die Stadtwerke (z.B. BHKW mit Fernwärmeinsel und Direktverstromung von Stromüberschüssen in Heißwassertanks o.ä.) wäre finanziell und energetisch sinnvoller und könnte zu jeder Zeit in die Stadt hinein ausgebaut werden. Merke: Ist nicht alles sinnvoll und auch nicht immer kostengünstig, wo jetzt "dringend für den Klimaschutz und bis 2050 zu erledigen" draufsteht. Zum Nachlesen: https://www.agora-energiewende.de/fileadmin2/Projekte/2018/VAs_sonstige/BET_Energieeffizienz_Sektorkopplung/04_Matthias_Deutsch_Agora_Foliensatz_BET_08052018.pdf Frage zum Schluss: Wieso nimmt man eigentlich immer an, solche technisch komplexen Anlagen würden klaglos funktionieren und ökonomisch einem optimalen Gebäudewärmeschutz überlegen sein? Fisch selbst gibt die EE-Technikkosten für EffizienzhausPlus-Projekte mit ca. 225-330 EUR/m² Wohnfläche an (ohne Wasserstofferzeugung). Möglicherweise wird diese mittelalterliche Denkhemmung gegen den Wärmeschutz in Esslingen sehr viel Geld kosten, auch noch in der nach feierlicher Inbetriebnahme ewigen Reparatur- und Instandsetzungsphase. Ich bin sicher es werden alle mit Rang und Namen zur Eröffnung kommen, so läuft das Ding.

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