Das Projekt RH2-WKA

WIND-projekt hatte an dem Standort Grapzow, nördlich von Neubrandenburg in Mecklenburg-Vorpommern, deutlich mehr vor als nur sauberen Windstrom zu erzeugen. Das verrät bereits der Name des Vorhabens „RH2-WKA“: „RH2“® steht für Regenerativen Wasserstoff, „WKA“ für die Initialen der umliegenden Gemeinden: Werder, Kessin, Altentreptow.Wasserstoff stellt aufgrund seiner Eigenschaften und vielseitigen Einsetzbarkeit eine ideale Ergänzung zum fluktuierenden Windstrom dar.RH2-WKA erhielt aufgrund seines hohen Innovationsgehalts im Bereich der Wasserstoff-technologie eine Förderung im Rahmen des „Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie“ (NIP).

Zielstellungen

Mit zunehmend leistungsfähigeren Windparks und der damit einhergehenden steigenden Windstromeinspeisung in die Versorgungsnetze ergeben sich neue Herausforderungen für Betreiber und Energieversorger. Dazu zählen vor allem:

  • Ausgleich fluktuierender Stromproduktion
  • Integration von leistungsstarken (Offshore)-Windkraftwerken in das öffentliche Stromnetz
  • Steigende Anforderungen an das Netzmanagement
  • Ausbau der Energiespeicherkapazitäten
  • Kapazitätsengpässe im Stromnetz

Als ein Nachteil der Windenergie wird häufig die diskontinuierliche Energiebereitstellung aufgrund der Abhängigkeit vom Windaufkommen angeführt. Zudem treten auch Windenergieanlagen zeitweise als Stromverbraucher auf, denn auch bei Windstille müssen verschiedene Aggregate wie Heizungen, Lüfter, Steuerungs- und Sicherheitseinrichtungen ihren Betrieb aufrechterhalten können. Insgesamt bleibt festzuhalten, dass mit den momentanen technischen Gegebenheiten die Netzeinspeisung durch Windenergieanlagen weitestgehend von den jeweiligen Windverhältnissen abhängig ist und nicht flexibel auf sich ändernde Bedarfsmengen reagieren kann.Ein weiteres Problem für die Windstromproduktion sind Engpässe in den Stromnetzen. Schon heute kommt es in Starkwindzeiten zur Drosselung oder Abschaltung der Stromproduktion aus Windenergieanlagen (WEA) im Zuge des Netzsicherheitsmanagements. Somit ergibt sich eine verminderte Effizienz in der Nutzung des vorhandenen Windenergieangebots.Betrachtet man zusätzlich die anvisierten On- und Offshore-Kapazitäten im Bereich der Windenergie, so ist ein ganzheitliches, aufeinander abgestimmtes Maßnahmenpaket aus Forschung, Entwicklung und Demonstration neuer Technologien sowie die Erweiterung bestehender Systeme für die Integration zukünftiger Energiemengen aus Windkraft unabdingbar.Um den genannten Herausforderungen zu begegnen, gilt es, neben der intensivierten Anwendung bereits erprobter Lösungen, auch innovative Ansätze zu erforschen und zu entwickeln. Dabei sollte stets das Ziel verfolgt werden, den stetig steigenden Stromkonsum so zu befriedigen, dass er auf der einen Seite für die Verbraucher finanzierbar bleibt und auf der anderen Seite möglichst nachhaltig erfolgt. Damit dies erreicht werden kann sollten u.a. die folgenden Punkte umgesetzt werden:

  • Entwicklung innovativer Energiespeichersysteme
  • Steigerung der Energieeffizienz
  • Entwicklung schadstoffarmer bzw. –freier technischer Lösungen
  • Entwicklung neuer Ansätze zur optimierten Windstromnutzung
  • Öffentlichkeitsarbeit
  • Netzmanagement (intelligente Stromaufnahme und –verteilung)
  • Netzausbau

Die Entwicklung des Demonstrations- und Innovationsprojektes RH2-Werder/Kessin/Altentreptow (RH2-WKA) diente dem Großteil der genannten Punkte. Ausgangspunkt für das Anliegen, diesen Schwerpunkten gerecht zu werden, war die Konzeption eines Windparks als regelbares Kraftwerk. Dabei stellte sich die Frage nach einer Option zur Energie(zwischen)speicherung, mit der erreicht werden kann, dass diskontinuierlich bereitstehende Windenergie zeitunabhängig gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt bedarfsorientiert und vergleichmäßigt rückverstromt werden kann, um beispielsweise die Eigenstromversorgung eines Windparks bei Windstille zu übernehmen.Es war das Ziel, stufenweise eine praxistaugliche, CO2-freie und wirtschaftlich darstellbare Energiespeicherlösung zu entwickeln und im Betrieb zu optimieren. Durch die Integration des Sekundärenergieträgers Wasserstoff in ein Windparkprojekt sollte ein neuartiges Wind-Wasserstoff-System (WWS) entstehen. In dieses System sollen zu einem späteren Zeitpunkt möglichst zusätzlich lokale Verbraucher für Strom, Wärme und Wasserstoffgas integriert werden, wenn administrative und wirtschaftliche Rahmenbedingungen dies zulassen. Darüber hinaus dient das Vorhaben zur konzeptionellen Vorbereitung gleichartiger Projekte und der Entwicklung CO2-freier Regenerativer Regelkraftwerke.

Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde

Das von der Bundesregierung aufgelegte Nationale Innovationsprogramm (NIP) hat sich der Förderung der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie in Deutschland verschrieben und dafür ganz konkrete Zielstellungen formuliert:

  • Beschleunigung der Marktentwicklung durch gezielte Unterstützung und Förderung der Wasserstoff- und Brennstoffzellenbranchen im mobilen, stationären und portablen Bereich
  • Aufbau von Wertschöpfungsketten und Wertschöpfungsanteilen in Deutschland
  • Sicherung der Technologieführerschaft und Umsetzung der Technologie in Deutschland

Das Demonstrations- und Innovationsprojekt RH2-Werder/Kessin/Altentreptow griff diese Ziele direkt auf. Die Projektinhalte wurden von der wissenschaftlich-technischen Planungsphase in die praktische Demonstration geführt und sollen Grundlage für eine spätere Markteinführung sein. Die Umsetzung der Projektinhalte wurde in Deutschland realisiert. Dabei konnten, soweit möglich, Dienstleistungen und Produkte einheimischer Firmen eingebracht werden. Der Innovationsgrad und die Relevanz des Vorhabens für die zukünftige Energiewirtschaft tragen dazu bei, die Stellung des Technologiestandorts Deutschland im internationalen Wettbewerb zu stärken.Das Projekt befasste sich in entscheidendem Maße mit der Integration von Erneuerbaren Energien in die Energieversorgung. Durch die bedarfsgerechte Bereitstellung von fluktuierendem Windstrom wird ein höherer regenerativer Anteil im Energiemix befördert. Dabei werden weder fossile Primärenergieträger eingesetzt noch entsteht klimaschädliches Kohlendioxid. Eine erfolgreich durchgeführte Umsetzung des Vorhabens unterstützt aus diesem Grund die Erreichung der Klimaschutzziele der EU, denen sich auch die Bundesrepublik Deutschland mit nationalen Zielen verpflichtet hat.

Weiterführende Informationen

 

Kennzahlen des Vorhabens

Förderzeitraum:
01.10.2009 - 31.07.2015

Anschlussleistung:
ca. 140 MW

Umfang:
28 Windenergieanlagen (bis 7,5 MW / WEA)

Stromproduktion:
Für ca. 125.000 Haushalte

Netzanschluss:
110 kV und 380 kV

Ansiedlung:
mehr als 50 Arbeitsplätze in der Region

Energiespeichersystem:
1 MW alkalische Elektrolyse, 210 Nm3/h Wasserstoffproduktion, 60,7 % elektr. Wirkungsgrad Wasserstoffdruckspeicherung 310 bar, ca. 3.300 Nm3 (300 kg) Wasserstoffspeicherung    

2 Blockheizkraftwerke (160 kWel, 90 kWel, 400 kWth) für die Rückverstromung von reinem Wasserstoff, 33,2 % elektr. Wirkungsgrad

automatisierte Steuerung inklusive Datenfernüberwachung mit verschiedenen Betriebsmodi (Wasserstoffherstellung, Strombedarfsdeckung)                                              

Bauzeit: ca. 12 Monate vom Rohbau bis zum Probebetrieb

Genehmigungsverfahren: 
gemäß BImSchG (2010 + 1,5 Jahre Verfahrensdauer)

Förderung:
Bundesförderung im Rahmen des NIP (Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie) durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur