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14. Mai 2021

Heisse Luft um Wasserstoff

Er ist omnipräsent: NationalratChristian Imark ist SVP-Kampagnenleiterund bekämpft mit
allen Mitteln das revidierte CO2-Gesetz, über das am 13. Juni ander Urne abgestimmt wird. 
Der Höhepunkt seiner bisherigen Arbeit ist sein 10-Punkte-Plan, mit dem die Schweiz die Energie-
wende «ohne neue Verbote und Bevormundung» schaffen soll. Eine «schnellere klimafreundliche
Zukunft» verspricht er. Seine Lösung: Brennstoffzellen, Verbrennungsmotoren und -heizungen, 

die mit Wasserstoffbetrieben werden.

Das Gas wird durch Elektrolyse produziert. Das heisst: Mithilfe von elektrischem Strom wird 
Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Der Strom stammt aus überschüssiger er-
euerbarer Energie – vorzugsweise Sonnenenergie, die vor allem im Sommer anfällt, wenn die 
Sonne am höchsten steht und die Fotovoltaikanlagen mehr Strom produzieren, als verbraucht 
wird. 
Dass das Gas in Zukunft für die Schweizer Energieversorgung eine Rolle spielen wird, darüber
sind sich die Energiefachleute einig. Konsens besteht auch darin, überschüssigen Strom gescheiter 
zu speichern, als bei einem Überangebot an Strom Fotovoltaik- oder Windanlagen vom Netz zu 
nehmen. «Die Vorstellung jedoch, man könne dasCO2-Problem primär durch Wasserstoff lösen, 
ohne die Frage der Energiequelle zu lösen, ist weder fundiert noch umfassend», sagt Christian Bach, 
Autoingenieurund Wasserstoffexperte an der Empa in Dübendorf.

Zum Thema Winterstrom

Wasser- und Solarkraft allein können die Nachfrage vermutlich nicht decken, sobald das letzte 
Kernkraftwerk vom Netz ist. Die Idee ist, im Sommer synthetisiertes Methan zum Beispiel in Block-
heizkraftwerken zurückzuverstromen. Christian Bach ist skeptisch: «Die inländische saisonale
Stromspeicherung halte ich nicht für realistisch, weil sie zu teuer ist.» Der Import von
synthetischem Methan werde sicher immer billiger sein.

Heisse Luft um Wasserstoff

Quelle: Tages-Anzeiger / 12. Mai 2021 - Martin Läubli
11. Mai 2021

Die Schweiz hat zu wenig Strom für E-Autos

Drei Szenarien durchgerechnet

Investitionen in erneuerbaren Strom zu wenig berücksichtigt

Quelle: Sonntagszeitung /

20. April 2021

Gasmotoren unterstützen Netzstabilität

Anfang Januar 2021 kam es plötzlich zu einem starken Frequenzabfall im europäischen Stromnetz. Ein drohender Blackout konnte jedoch durch sofortiges Eingreifen der europäischen Netzbetreiber abgewendet werden, u. a. mithilfe einer weiteren Aufspaltung des europäischen Verbundnetzes. Innerhalb weniger Minuten wurde wieder eine stabile Frequenz erreicht. Mit dazu beigetragen haben rund 4.000 flexible, schnell start- und regelbare Gasmotoren von INNIO mit insgesamt knapp 6 GW Leistung.

Eine grössere Frequenzabweichung von den im euroäischen Stromnetz gängigen 50 Hertz ist eine sehr heikle Situation und kann im Extremfall zu einem großflächigen und langanhaltenden Stromausfall führen, dem sogenannten „Blackout“ mit fatalen Folgen. Ähnlich kritische Situationen wie jene vom 8. Januar 2021 gab es zuvor im Sommer 2019, damals gleich an drei Tagen. Zwei grossflächige Beinahe-Blackouts innerhalb der letzten zwei Jahe machen eine zuvor vielleicht abstraktere Bedrohung mittlerweile zu einem konkreten Risiko für die nahe Zukunft und bestärken Investitionspläne in ein robustes Energiesystem.

Dezentrale Gasmotoren als Ausgleich zu erneuerbaren Energien
Mit dem stetigen Ausbau regenerativer Energien in Europa steigen auch die Anforderungen an die Energieversorgungsnetze. Denn erneuerbare Energien wie Wind- und Sonnenkraft sind volatil – sie liefern nur dann Strom, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint. Um Blackouts zu vermeiden, benötigt das Stromnetz daher zuverlässige, jederzeit abrufbare Reserveleistung. Neben zentralen Großkraftwerken haben hier flexible dezentrale Kraftwerke eine hohe Bedeutung.
Der dezentralen Energieversorgung auf Basis von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen kommt damit eine Schlüsselrolle zu, um die europaweite Strom- und Wärmeversorgung für die nächsten Jahrzehnte zu sichern und sie gleichzeitig nachhaltiger zu gestalten. Diese wichtige Aufgabe können Blockheizkraftwerke auch langfristig übernehmen. Denn auch wenn sie heute großteils mit Erdgas betrieben werden, können sie mittel- bis langfristig auf CO2-neutrale oder gänzlich CO2-freie Brennstoffe umgerüstet werden. 

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Quelle: E&M vom 1. April 2021 / Author: Carlos Lange – President und CEO von INNIO

10. April 2021

Heute Erdgas, morgen Wasserstoff

Turbinen und KWK-Anlagen müssen künftig möglichst kostengünstig von Gas auf Wasserstoff umgestellt werden können. Dabei haben Hersteller nicht nur die Gasturbinen im Blick.

Viele Gasturbinenhersteller arbeiten mit Hochdruck daran, ihr Portfolio so weiterzuentwickeln, dass ihre Anlagen kontinuierlich in den nächsten Jahren mit 100 % Wasserstoff arbeiten können. Die Branche bereitet sich ebenfalls auf steigende Wasserstoffanteile im Gasnetz vor. Weitaus höhere Beimi-schungsquoten werden vielfach bereits getestet − sei es in Testgebieten, in de-nen höhere Wasserstoffanteile dem Erdgasnetz zugeführt werden, oder in eigenen Versuchsanlagen und Forschungsvorhaben.

„WKK ist wichtiger Baustein zur Dekarbonisierung des Wärmemarkts“

Dabei arbeiten Unternehmen nicht nur an neuen Turbinen, sondern auch an Produkten für die gesamte künftige Wasserstoffwertschöpfungskette. In Deutschland werden mehrere Wasserstoff-BHKW betrieben und getestet. Von 2G steht eine Anlage bei den Stadt-werken Hassfurt (Bayern). Dort wurde eine komplette Power- to-Gas-Kette mit Rückverstromung des Wasserstoffs und Wärmenutzung aufgebaut. Auch Innio Jenbacher hat beispiels- weise zusammen mit dem Hansewerk einen Gasmotor der 1-MW-Klasse für Hamburg-Orthmarschen installiert, der ebenfalls in der Lage ist, mit Wasserstoff − entweder zu Teilen oder gänz- lich − betrieben zu werden.

„Die Kraft-Wärme-Kopplung ist wasserstofffähig“, betont auch B.KWK- Präsident Claus-Heinrich Stahl. Der Anlagenbetrieb mit der laut DVGW-Regelwerk derzeit möglichen 10-%-Wasserstoffbeimischung im Gasverteilnetz sei für die aktuell am Markt verfügbaren motorischen und Gasturbinen-KWK-Anlagen kein Problem und in Brennstoffzellen seien 100 % Wasserstoff einsetzbar.

Quelle: E&M Ausgabe April 2021 / Autorin: Heidi Roider

2. April 2021

Fehlendes Rahmenabkommen: Schweiz verliert beim Strom den Anschluss

Der Stromknotenpunkt im aargauischen Laufenburg spielt eine Schlüsselrolle als Drehscheibe im europäischen Strommarkt / Foto: Adrian Moser

Die Rolle der Schweiz als historische Drehscheibe im europäischen Strommarkt ist in Gefahr. Ohne Strom- und Rahmenabkommen drohen Versorgungslücken und instabile Netze.

Heute droht die Schweiz immer mehr vom europäischen Strommarkt abgekoppelt zu werden. Ohne Stromabkommen, das Brüssel an eine Einigung beim Rahmenabkommen knüpft, kann die Schweiz da nicht mitmachen. In der Schweizer Strombranche wächst die Sorge vor instabilen Netzen und Versorgungslücken im Winter. Bei der sogenannten Marktkoppelung (market coupling) durfte die Schweiz schon nicht mehr mitmachen. In der EU werden Strom und Leitungskapazitäten in einem Paket gehandelt, ein Vorteil für die europäische Konkurrenz. In einem nächsten Schritt droht nun der Ausschluss aus dem sogenannten Regelenergiemarkt, also dem Markt, den Swissgrid und die anderen europäischen Netzwerkbetreiber nutzen, um das Netz bei ungeplanten Stromflüssen auszubalancieren.

Netzstabilität in Gefahr

Zwar blieben die physischen Verbindungen mit dem europäischen Strommarkt bestehen, doch würden der Handel und die Balancierung des Netzes deutlich schwieriger, wie eine Studie der ETH Lausanne und der Universität St. Gallen 2019 festgestellt hat. Dem Schweizer Energiesektor resultiere insgesamt ein höheres Handelsdefizit von einigen Hundert Millionen Schweizer Franken pro Jahr bis zu einer Milliarde Franken im Jahr 2030. Das Bundesamt für Energie (BFE) kommt zum Schluss, ohne Stromabkommen werde das Schweizer Stromsystem im europäischen Strommarkt an Bedeutung verlieren, die Gewährleistung der Netzstabilität werde aufwendiger und teurer. «Die Situation wird sich für alle Akteure in der Schweiz verschlechtern», sagt Sprecherin Marianne Zünd.

Blackout kostet Milliarden pro Tag

Ein Monitoring soll nun sicherstellen, dass der Bund rechtzeitig Massnahmen ergreifen kann, sollte das fehlende Stromabkommen die Versorgungssicherheit schmälern. Die Kosten für einen Blackout werden auf zwei bis vier Milliarden Franken pro Tag geschätzt. BFE-Sprecherin Zünd betont indes, die mittel- bis längerfristigen Auswirkungen eines fehlenden Stromabkommens auf die Versorgungssicherheit oder die Strompreise in der Schweiz seien derzeit nicht quantifizierbar. Das Ausmass dieser Auswirkungen hänge von vielen Faktoren ab, unter anderem vom weiteren Vorgehen der EU.

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Tages-Anzeiger, 1.4.2021 / Autoren: Stephan Israel aus Brüssel, Stefan Häne

1. April 2021

Digitalisierung bei WKK-Anlagen kein „nice to have“ mehr

 

KWK-Anlagen müssen flexibler und digitaler werden, um die volatile Erzeugung von Wind- und Solarstrom auszugleichen. Damit steigen auch die Anforderungen. Digitalisierung bei KWK-Anlagen ist bereits heute kein „nice to have mehr“ sagt Johannes Meinhold, Geschäftsführer von Sokratherm. Ein aktuelles Beispiel ist das neue BHKW in dem denkmalgeschützten Heiz-kraftwerk im thüringischen Hermsdorf. Hier hat Sokratherm ihr erstes BHKW in der Megawattklasse in Betrieb genommen.
Im nächsten Jahr werden insgesamt 3 BHKW-Module dieses Typs in Betrieb sein. Sie werden gemeinsam mit einer 4-MW-Power-to-Heat-Anlage und einer Wärmepumpe eine innovative KWK-Anlage für die Stadtwerke Jena bilden, die hocheffizient und besonders flexibel Wärme für Hermsdorf und Strom für den lokalen und überregionalen Strommarkt liefert. Dieser flexible Anlagenbetrieb ist notwendig, um die volatile Erzeugung von Wind- und Solarstrom auszugleichen.
Die digitale Transformation von technischen Anlagen wird für den reibungslosen und möglichst effizienten Betrieb immer wichtiger. Präzise aufeinander abgestimmte Soft- und Hardwarepakete und die internetbasierte Fernüberwachung ermöglichen nicht nur eine kontinuierliche Überwachung und Regelung, sondern auch die Anbindung an Smart Grids und virtuelle Kraftwerke. Zur bedarfsgerechten Energieerzeugung können auch aktuelle, ortsgenaue Wetterdaten wie Temperatur, Druck oder Sonnenstunden mit der Betriebsweise des BHKW verknüpft und ausgewertet werden. Somit generieren diese Daten einen Mehrwert für den Kunden.

Quelle: E&M Ausgabe April 2021 / Autorin: Heidi Roider

5. März 2021

Ein Holzheizkraftwerk für Frauenfeld

Das Holzheizkraftwerk, realisiert von Energie 360° und Schweizer Zucker, wird Strom für rund 8000 Haushalte sowie Wärme für die Zuckerfabrik und den Verbund «Wärme Frauenfeld West» liefern.

Gemeinsam realisieren die Schweizer Zucker AG (SZU) und die Zürcher Energie- und Mobilitätsdienstleisterin Energie 360° in Frauenfeld ein Holzheizkraftwerk. Sie gründen dazu das Unternehmen Bioenergie Frauenfeld AG, das Strom, Wärme und Biokohle produziert. Der klimafreundliche Strom wird ins Netz eingespeist, Abnehmerinnen der Wärme werden die Zuckerfabrik und die Stadt Frauenfeld. Letztere nutzt die Wärme im beste

henden Verbund «Wärme Frauenfeld West», dessen Erweiterung sie in den nächsten Jahren prüft. Romeo Deplazes, Bereichsleiter Lösungen bei Energie 360°, betont die Vorteile des Projekts: «Das Holzheizkraftwerk ist ein perfektes Beispiel dafür, wie erneuerbare Energie dezentral hergestellt und genutzt wird. Es ist die Art von Projekt, die es für die Energiewende braucht. Darüber hinaus nutzt Bioenergie Frauenfeld den Rohstoff Holz äusserst effizient, weil sie neben Strom und Wärme auch wertvolle Biokohle herstellt.» Die moderne Anlage – eine der grössten ihrer Art in Europa – entsteht vis-à-vis der Zuckerfabrik an der Oberwiesenstrasse.

Ungenutztes Holz wird klimapositiv

Energieträger für das Kraftwerk ist Holz aus der Region. Holz, das sonst oft ungenutzt bleibt: Schnittholz aus der Wald- und Landschaftspflege, Sturmholz oder von Schädlingen befallenes Holz. Im Kraftwerk wird das Holz zunächst getrocknet. Anschliessend entsteht in einem thermochemischen Prozess bei 850 °C ein gasförmiger Brennstoff, das Holzgas. Vier Gasmotoren produzieren daraus erneuerbaren Strom. Dieser reicht aus, um den jährlichen Bedarf von rund 8000 Haushalten zu decken. Bei der Stromproduktion entsteht auch die Wärme, welche die Zuckerfabrik und das Fernwärmenetz der Stadt Frauenfeld nutzen können. Aus dem Prozess wird zudem die Biokohle ausgeschleust. Diese besteht zu etwa 90% aus Kohlenstoff. Denn die Verarbeitung des Holzes geschieht weitgehend unter Sauerstoffausschluss, weshalb keine Verbrennung stattfindet. Das im Holz gespeicherte CO2 wird somit nicht freigesetzt und so der Atmosphäre dauerhaft entzogen. Anstelle von Asche fällt Biokohle an. Diese findet in der Landwirtschaft zur Verbesserung des Bodens, als Futterzusatz oder als Aktivkohle in der Wasseraufbereitung Verwendung. Das Holzheizkraftwerk ist also klimapositiv. Projektleiter Stefan Ellenbroek fasst zusammen: «Das Holzheizkraftwerk produziert klimafreundlichen Strom und Wärme. Zusätzlich binden wir dank der Biokohle 9000 Tonnen CO2 pro Jahr. Und das alles mit Holz, das sonst weitgehend ungenutzt geblieben wäre.»

Inbetriebnahme im Juni 2022

Mit den ersten Bauarbeiten haben die Unternehmen bereits gestartet. Abgeschlossen wird das Projekt im Juni 2022 – dann soll der erste Strom ins Netz fliessen und die Wärme in der Zuckerfabrik genutzt werden. Guido Stäger, CEO der Schweizer Zucker: «Unser Unternehmen will einerseits diversifizieren, andererseits gestalten wir unsere Produktionsprozesse nachhaltiger. Ab 2022 trägt das Holzheizkraftwerk zu beiden Zielen bei.» Das Kraftwerk, dessen Herzstück moderne Schwebefestbettreaktoren sind, wird inklusive der vier Gasmotoren ab Juni 2021 von der Tiroler Firma Syncraft geliefert und eingebaut. Die Holzheizkraftwerke von Syncraft gehören mit einem Brennstoffnutzungsgrad von bis zu 92% zu den effizientesten der Branche.

bioenergie-frauenfeld,ch

Quelle: Gebäudetechnik / Newsletter vom 4. März 2021

1. März 2021

Küstenkraftwerk feiert ersten Geburtstag

Vor einem Jahr ging das Küstenkraftwerk der Stadtwerke Kiel in Betrieb − nach mehreren Verzögerungen. Nun haben die Stadtwerke eine erste Bilanz gezogen.

Unser Küstenkraftwerk läuft und hat im ersten Jahr bereits rund 1.000.000 Tonnen CO2 gegenüber dem Vorgängerkraftwerk eingespart“, freute sich Frank Meier, Vorstandsvorsitzenderder Stadtwerke Kiel, bei der virtuellen Geburtstagsfeier Ende Januar. Das seien 70 % weniger Emissionen im Vergleich zum Vorgänger. „Ein erheblicher Beitrag für das Klima sowie zur sicheren Wärme- und Stromversorgung in Kiel.“ Das umgesetzte Erzeugungskonzept mit Gasmotoren, Wärmespeicher und Elektrodenkessel in dieser Größenordnung ist europaweit einzigartig.

Die Anlage ersetzte das im Frühjahr 2019 vom Netz gegangene Gemeinschaftskraftwerk Kiel, das als Brennstoff Kohle verfeuerte und das die Stadtwerke gemeinsam mit Uniper betrieben. Nun versorgt das Küstenkraftwerk seit einem Jahr mehr als 73.500 Kieler Haushalte, Betriebe und Einrichtungen mit ökologischer Fernwärme. Zudem speist die Anlage die erzeugte elektrische Energie in das Kieler 110-kV-Stromnetz ein, das sowohl die Wohnungen in der Landeshauptstadt als auch der umliegenden Gemeinden mit Strom versorgt. Kraftanlagen München errichtete als Generalunternehmer das Gasmotorenheizkraftwerk an der Kieler Förde.

Der Standort an der Ostsee erfordert eine flexible Technik: Wegen des hohen Anteils an Windstrom im Netz muss das Kraftwerk in der Lage sein, innerhalb kürzester Zeit die volle Leistung in das örtliche Netz einzuspeisen, um die Schwankungen in der Stromgewinnung durch Wind- und Sonnenenergie auszugleichen. Das Kraftwerk wurde daher so ausgelegt, dass es in nur fünf Minuten von null auf Volllast gefahren werden kann − möglich machen das 20 Gasmotoren von Innio, die jeweils individuell regelbar sind.

Küstenkraftwerk läuft seit einem Jahr zuverlässig

Die Anlage erzeugt bis zu 190 MW Fernwärme. Das modular aufgebaute Kraftwerk kann Netzschwankungen ausgleichen sowie Strom zur Vermarktung am Regelenergiemarkt liefern. Zur Flexibilität der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage tragen ein 60 Meter hoher Wärmespeicher mit 30.000 m3 Speichervolumen bei und ein 35-MW-Elektrodenkessel.

Quelle: Energie & Management / 1. März 2021 – HEIDI ROIDER

26. Februar 2021

Eigenes Kraftwerk im Keller

 

Wärme-Kraft-Kopplung gilt als Schlüsseltechnologie für die Energiewende, weil sie Strom auf Bedarf produziert. Der Einspeisetarif für den Strom aus dem Blockheizkraftwerk ist aber noch zu tief. Um den Strom zu verwerten braucht es deshalb andere Lösungen, wie das Beispiel eines Einfamilienhauses in der Westschweiz zeigt.

Wärme-Kraft-Kopplung (WKK): In HK-Gebäudetechnik 2/2021 wird über das Mini-Blockheizkraftwerk im Keller der Familie Capezzali berichtet. Es liefert 4 kW elektrische sowie knapp 9 kW thermische Leistung und kann modulieren im Bereich 50-100%.

Video (siehe oben, Dauer knapp 7 Min.): Betreiber Massimiliano Capezzali erklärt sein BHKW. Er ist Professor am Institut d’Energie et Systèmes electriques (IESE) an der Fachhochschule Westschweiz (HES-SO) in Yverdon-les-Bains.

Quelle: Gebäudetechnik 02/21 / David Eppenberger / PW

1. Februar 2021

Der lange Weg zum Wasserstoff-BHKW

In Hamburg-Othmarschen ist ein Wasserstoff-BHKW von Innio in Betrieb gegangen. Parallel läuft ein weiterer Testmotor in Graz.

Das Großraum-Kino im Hamburger Stadtteil Bahrenfeld ist wegen Corona schon seit Wochen geschlossen. Wenn es geöffnet wäre, dann kämen die Besucher seit Kurzem in den Genuss einer besonderen Wärme: Sie wird optional aus grünem Wasserstoff generiert, der in einem Gasmotor (BHKW) mit einer Leistung von einem Megawatt zum Einsatz kommt. Entweder im Erdgas-Wasserstoff- Mischbetrieb oder sogar ganz und gar mit 100 % Wasserstoff. Vor rund zwei Monaten ist der neue “Wasserstoff“-Motor offiziell in Betrieb gegangen.

Es ist ein Gasmotor der 1-MW-Klasse des Herstellers Innio (Jenbacher), der nach jahrelanger Forschungs- und Entwicklungsarbeit nun in der Lage ist, mit Wasserstoff, entweder zu Teilen oder gänzlich, betrieben zu werden. Dafür mussten die Jenbacher- Techniker um Martin Schneider wichtige Details verändern. „Diese reichen von speziellen Wasserstoff-Einspritzventilen über eine eigene Sensorik zur Optimierung der Motorsteuerung für die Verbrennung von Wasserstoffgemischen bis hin zur Anpassung der Kolben und der Aufladung (Turbolader)“, erklärt Carlos Lange, Vorstandschef von Innio.

Quelle: Energie & Management – DIERK JENSEN / 1. Februar 2021