Im Energiepark Mainz wird Wasserstoff durch Elektrolyse gewonnen und gespeichert.
Energiepark Mainz
Kraftwerk-Parks auf Basis von Wasserstoff-Elektrolyse wird eine wichtige Rolle bei der deutschen Energiewende zugeschrieben. In Mainz entsteht eine Anlage mit neuartigem Wasserstoff-Elektrolyseur für Großanlagen.
Das weltweit erste Hybridkraftwerk ging 2011 in Brandenburg in den Testbetrieb. Nun folgt auch das Energiespeicherprojekt Energiepark Mainz, bei dem die Partner, die Stadtwerke Mainz, Linde, Siemens und die Hochschule RheinMain im Mai mit Minister Gabriel den Grundstein legten. Die Inbetriebnahme ist für 2015 geplant.
Im Pilotprojekt wird eine gemeinsam entwickelte Anlage Wasserstoff herstellen mithilfe von Strom aus Erneuerbaren Energien, unter anderem aus Windkraftanlagen. Der Wasserstoff wird anschließend vor Ort gelagert, in Tankwagen gefüllt oder zur späteren Strom- oder Wärmeerzeugung direkt ins Erdgasnetz eingespeist.
Neuartiger Wasserstoff-Elektrolyseur
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Herzstück der Anlage in Mainz-Hechtsheim ist die Elektrolysehalle mit einem von Siemens entwickelten Wasserstoff-Elektrolysesystem. Das Prinzip der Elektrolyse ist seit Jahrzehnten bewährt und erprobt. Das Besondere an der Mainzer Anlage und der Unterschied zu anderen, deutlich kleineren Pilotprojekten, ist eine hochdynamische PEM-Druckelektrolyse, die mit bis zu sechs Megawatt Stromaufnahme die weltweit größte Elektrolyse dieser Bauart sein wird. Die Anlage in Mainz hat damit eine für Engpässe im Stromnetz und kleinere Windparks relevante Leistungsgröße und ist damit industrietauglich.
Die Wasserstoff-Elektrolyse ist die Schlüsseltechnologie bei Power-to-Gas-Anlagen. Es werden zwei Verfahren unterschieden: die alkalische und die Polymerelektrolytmembran-Elektrolyse, kurz PEM.
Bei der teureren PEM-Elektrolyse trennt eine protonenleitende Membran die Bereiche, in denen Sauerstoff und Wasserstoff entstehen. Die mit einer Spannungsquelle verbundenen Platin- oder Rhodium-Elektroden sind beidseitig an der Membran installiert. Ihre Vorteile zu alkalischen Verfahren: Sie können mit dem dreifachen Wert ihrer Nennleistung belastet werden. Außerdem müssen sie nicht auf einer bestimmten Betriebstemperatur gehalten werden, sondern sind vollständig abschaltbar und benötigen vor dem Einschalten keine Vorwärmphase. Der Nachteil bisher war, dass sie nicht im Megawatt-Bereich funktionierten.
Projektziel
Übergeordnetes Projektziel des Energieparks ist die Entwicklung, Erprobung und der Einsatz von innovativen Technologien bei der Produktion von Wasserstoff durch Wasserelektrolyse mit erneuerbaren Energien. Das Projekt umfasst Investitionen von etwa 17 Millionen Euro und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der "Förderinitiative Energiespeicher" unterstützt.
Der Springer-Autor Fred Farchmin geht im Buchkapitel "Die Entwicklung von Großelektrolyse-Systemen: Notwendigkeit und Herangehensweise" auf Großelektrolyseure und die beiden Verfahren, alkalisch und PEM, im Detail ein.