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Auch in diesem Jahr bietet das House of Energy als Alternative zum traditionellen House of Energy Kongress eine Reihe von Online-Foren in der zweiten Jahreshälfte an.

Um die Energiewende ganzheitlich zu betrachten, rücken neben wirtschaftlichen und technische Themen in diesem Jahr vor allem Aspekte der Nachhaltigkeit und Verantwortung in den Fokus.

Programm am 09. Dezember 2021

Begrüßung und Einführung | Katrin Schalk, House of Energy

 4 Impulsvorträge

• Einbindung von Power-to-Gas Anlagen in die Erdgasverteilnetzebene | Daniel Then, Fraunhofer IEE, Kassel
• Multimodale Energietransportnetze | Jolando M. Kisse, Universität Kassel
• Stoffliche Verwertung von Abfällen durch thermo-chemische Konversion | Dr. Jochen Ströhle, Technische Universität Darmstadt
• Prozess-Wärmespeicher zur Dekarbonisierung der Industrie | Christian Kissling, Kraftblock

Fragerunde mit den Teilnehmern

Verabschiedung | House of Energy

Anmeldungen sind bis zum 8. Dezember möglich.

Die Teilnahme ist kostenlos.

Sowohl im vierten als auch um fünften Online-Forum der diesjährigen Kongressreihe wurde das Thema Sektorenkopplung behandelt.

Der zweite Teil des Online-Forums „Sektorenkopplung – Die Etablierung eines multimodalen Energiesystems“ fand am 09. Dezember 2021 statt. Katrin Schalk vom House of Energy begrüßte die knapp 40 Teilnehmer:Innen und führte in das Forum ein. Dass das Energiesystem einer Transformation bedarf, stehe außerfrage. Bei der Sektorenkopplung müssten zudem auch unbedingt alle Sektoren betrachtet werden. Diese stellen einen fundamentalen Bestandteil für die Dekarbonisierung dar.

Einbindung von Power-to-Gas Anlagen in die Erdgasverteilnetzebene

Daniel Then ist wissenschaftlicher Mitarbeiter beim Fraunhofer IEE (Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik) in Kassel und Abteilungsleiter bei den Stadtwerken Bamberg. In seinem Impulsvortrag sprach er über den konkreten Anwendungsfall einer Netz- und Quartiersplanung mit sektorenübergreifender Problemstellung.

Dort solle ein neues Quartier im Stadtzentrum auf einem alten Kasernengelände entstehen, bei dem der Fokus auf der Einbeziehung erneuerbarer Energien liegt. Bebauungsplan und Versorgungsaufgabe haben hierbei die Stadtwerke selbst übernommen, wobei das Analysieren, Simulieren und Optimieren beim Fraunhofer Institut lag.

Auf dem Gelände gäbe es sowohl Neu-, als auch Bestandsgebäude. Während die Bestandsgebäude am konventionellen Wärmenetz angeschlossen sind, sind die neuen Gebäude mit Wasserwärmepumpen ausgestattet, welche wiederum an einem kaltem Nahwärmenetz angeschlossen seien.

Weiter gäbe es Oberflächennahe Geothermie, Flächenkollektoren, einen Abwasserwärmetauscher und eine Energiezentale mit zwei BHKW. Die nicht denkmalgeschützten Gebäuden seien darüber hinaus mit PV Anlagen ausgestattet.

Die zu beantwortenden Fragen seien:

1. Lohnt eine Power to Gas Anlage? Zur Abfederung von PV-Spitzen im Sommer.
2. Wie kann man die Netzverträglichkeit strom- und gasseitig sicherstellen?

Neben den generellen Anforderungen für die Power to Gas Anlage, wie Flächenverfügbarkeit, Anschlussmöglichkeiten und Netzverträglichkeit, stellen vor allem die lokalen Anforderungen eine große Herausforderung dar. Hierbei müsse zunächst die Aufnahmefähigkeit des Gasnetzes in Bamberg geprüft und simuliert werden. Je nach Standort sei der Gasfluss und die H₂ Verteilung anders. Entsprechend müsse ein optimaler Standort bestimmt werden. Die Maßnahmen und Typologien seien auf die Jahreszeiten anzupassen, um den größtmöglichen Volumenstrom an der Einspeisestelle zu erreichen.

Die technische und wirtschaftliche Bewertung der Stadtwerke Bamberg ist letztendlich so ausgefallen, dass der netzbetriebliche Aufwand für eine Investition zu groß ist. Sie werden die technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen jedoch beobachten und entsprechend reagieren. Das Fraunhofer Institut konnte durch diesen konkreten Anwendungsfall und die Erfassung der Realdaten ihre Analyse- und Optimierungstools weiterentwickeln und wichtige Praxiserfahrungen sammeln.

Multimodale Energietransportnetze

Grundsätzlich ist eine übergreifende Entwicklung der Energieinfrastruktur und damit ein Übertragungsnetzausbau notwendig, um erneuerbare Energien in das Netz zu integrieren.

Herr Jolando M. Kisse, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Energiemanagement und Betrieb elektrischer Netze bei der Universität Kassel, fokussierte sich in seinem Vortag vor allem auf das Wasserstoffnetz und Offshore-Windenergie.

Die multimodale Betrachtung bringe auch die Frage auf, wie man Engpässe in Stromnetzen, die sich durch den Transport von der Nordsee nach Süden ergeben würden, mit freiwerdenden Kapazitäten im Erdgasnetz in Einklang bringen könnte.

Dafür gäbe es verschiedene Lösungsansätze

1. Der Strom von den Offshore Windparks würde über HGÜ-Leitungen (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) direkt zu den Verbrauchern geleitet und dort dann in Wasserstoff umgewandelt. Dies bringe voraussichtlich einen großen Bedarf an neuen Stromleitungen mit sich.
2. Der Elektrolyseur könnte auch direkt an der Küste errichtet werden. Der erzeugte Wasserstoff müsste dann über ein noch zu entstehendes Wasserstoffnetz zum Verbraucher gebracht werden.
3. Wasserstoff könnte direkt Offshore in der Nähe der Windparks auf dem Meer erzeugt werden, was wiederum Stromleitungen sparen würde. Darüber hinaus hätten Wasserstoffpipelines eine besonders hohe Transportkapazität.

Diese Möglichkeiten sollten nicht isoliert betrachtet werden. Man müsse das Gesamtsystem berücksichtigen und das Stromnetz mit dem Wasserstoffnetz koppeln. Diese Kopplung erfordere eine Simulation, um beispielsweise Netzausfälle und Engpässe zu erfassen und zu vermeiden.

Bei den Betrachtungen würde man davon ausgehen, dass sich auf Transportnetzebene ein reines Wasserstoffnetz, ohne Beimischungen ergeben würde. Bei diesem Netz könnte man, durch die Umnutzung von ehemaligen Erdgasleitungen, ¾ gegenüber dem Neubau der Netze sparen. Es sei aber von einer hohen Belastung im Stromnetz auszugehen, welche man über Netzverstärkung und ¬ ausbau absichern müsste.

Abschließend stellt Herr Kisse das Leitprojekt „TransHyDE“ vor. Dieses behandle die Wasserstofftransportinfrastruktur. Ziel ist es, kosteneffiziente und robuste Transformationspfade für die Energienetze abzuleiten.

Stoffliche Verwertung von Abfällen durch thermo-chemische Konversion

Dr. Jochen Ströhle berichtet in seinem Impulsvortrag über Forschungsansätze, die an der Technischen Universität Darmstadt untersucht werden.

Zunächst stellt er den „Pfad“ des chemischen Recyclings dar: Aus chemischen Grundstoffen werden Kunststoffe hergestellt. Es entstehen Abfälle, die im Anschluss zu CO₂ und H₂O verbrannt werden. Durch die Müllverbrennungsanlage kann damit Strom und Wärme produziert werden. Zusätzlich könnte man das CO₂ abscheiden und durch Synthese wiederum chemische Grundstoffe herstellen. Um den Kohlenstoffkreislauf durch die Synthese zu schließen, würde man allerdings größere Mengen an Wasserstoff bzw. Strom benötigen. Man würde mehr Strom benötigen, als vorher produziert würde, da der Kreislauf verlustbelastet ist.

Eine Alternative hierzu wäre es, den Müll nicht zu verbrennen, sondern zu vergasen. Die Produkte der thermo-chemischen Konversion würden sich dann um Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H₂) erweitern. Mit einer Gasaufbereitung würde man die anderen Produkte (H₂O und CO₂) abspalten und so durch die Synthese aus CO und H₂ wiederum die chemischen Grundstoffe herstellen.

Anschließend stellt Herr Dr. Ströhle verschiedene Möglichkeiten zur CO₂-Abscheidung und Vergasungssysteme vor, welche auch schon mit Pilotanlagen an der TU Darmstadt getestet wurden. Weiter würden auch neue Technologien entwickelt werden. Der nächste Schritt sei es, das ganze industriell zu demonstrieren.

Prozess-Wärmespeicher zur Dekarbonisierung der Industrie

Kraftblock entwickelt und produziert multifunktionale Hochtemperatur-Energiespeicher für bis zu 1.300°C. Ihre Arbeit umfasst nicht nur das Speichersystem an sich, sondern auch die Belade- und Entladeeinheit. Darüber hinaus ist das System universell einsetzbar und kann sowohl über Strom als auch über Abwärme mittels Luft beziehungsweise heißen Rauchgasen geladen, gespeichert, und entladen werden.

Nachdem Herr Christian Kissling (Director Sales & Business Development bei Kraftblock) den allgemeinen Aufbau demonstriert hat, stellt er verschiedene Anwendungsfälle dar.

• Recycling von Fackelgas aus der Stahlindustrie (gereinigtes Gas wird verbrannt, mit den Rauchgasen wird ein mobiler Containerspeicher beladen, der diese für die Luftheizung einer Halle zur Verfügung stellt. Nutzung der Energie aus der Fackel zur Einsparung von CO₂ und Erdgas.
• Power to Heat Anwendung: Speicherung der Energie aus günstigem Grünstrom (bei Überproduktion), der über Widerstands-Heizer 800°C heiße Luft erzeugt. Somit kann ein Gaskessel für die Prozesswärme in der Lebensmittelindustrie ersetzt werden, da stattdessen mit heißer Luft aus dem Speicher kontinuierlich das Thermalöl erhitzt wird.
• Keramikindustrie: Abwärme aus Batchöfen zur Wochenend-Warmhaltung der Brennöfen (Produktionssteigerung bei gleichzeitiger Energieeinsparung)
• Müllverbrennung: „Abfallprodukt“ Strom zwischenspeichern und bei besseren Konditionen verkaufen.
• Generell könnten Unternehmen Strom bei günstigen Preiskonditionen (erneuerbaren Energien, Überangebot) speichern und so die Energiebedarfsspitzen aus günstigem Strom abdecken

Eine mobile Ausführung sei auch schon in Betrieb genommen worden und wird derzeit zur Konzeptvervielfältigung optimiert. Dies ermöglicht eine zeit- und ortsweise Entkopplung der Wärmeproduktion und deren Verwendung.

Wichtig sei, dass die Einbindung des CO₂-sparenden Speicherkonzeptes den industriellen Hauptprozess nicht beeinflussen darf.

Im Anschluss der vier Impulse war es den Teilnehmer möglich, Fragen an die Referenten zu stellen und Anregungen beziehungsweise Ausführungen zu diskutieren. Diese Gelegenheit wurde rege genutzt.

Wenn Sie als Leser auch Fragen oder eine Rückmeldung zu den Online – Foren haben, kontaktieren Sie uns gerne. Wir freuen uns immer darauf, unser Netzwerk zu vergrößern.