Zum Power-to-Gas-Projekt in Hausen am Albis haben uns zahlreiche Fragen erreicht. Georg Putzi hat diese für Sie beantwortet:
Zum Power-to-Gas-Projekt in Hausen am Albis haben uns zahlreiche Fragen erreicht. Georg Putzi hat diese für Sie beantwortet:
In Hausen am Albis verfolgt EKZ ein visionäres Projekt: Mit einem Wasserstoffspeicher lagert eine Mehrgenerationensiedlung einen Teil des selber produzierten Solarstroms für den Winter. Wir beantworten Ihre Fragen.
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Ihre Fragen beantwortet von Georg Putzi, Konzeptentwickler und Produktmanager Gebäudelösungen bei EKZ Energiecontracting
Georg Putzi
Georg Putzi hat sein Ingenieursstudium an der ETH Zürich mit einem Master in Energy Science and Technology abgeschlossen. Heute ist er Konzeptentwickler und Produktmanager Gebäudelösungen bei EKZ Energiecontracting. Er entwickelt zukunftsfähige, nachhaltige und sparsame Energiekomplettlösungen für Immobilien.
Georg Putzi hat sein Ingenieursstudium an der ETH Zürich mit einem Master in Energy Science and Technology abgeschlossen. Heute ist er Konzeptentwickler und Produktmanager Gebäudelösungen bei EKZ Energiecontracting. Er entwickelt zukunftsfähige, nachhaltige und sparsame Energiekomplettlösungen für Immobilien.
Wieso speist man den Wasserstoff nicht ins Erdgasnetz ein und bezieht bei Bedarf Erdgas? So würde die Lagerung entfallen.
Dies hat eine Vielzahl an Gründen, unter anderem die folgenden:
- Die saisonale Speicherung ist erwünscht. Das Gasnetz hat nicht unbeschränkte Kapazitäten – mit dem lokalen Speicher kann zusätzliche Energie vom Sommer in den Winter transferiert werden.
- Die Elektrizitätsgewinnung im Winter ist mit Wasserstoff (mittels Brennstoffzellen) effizienter und kostengünstiger als mit Erdgas (BHKW).
- Ein Erdgasanschluss ist ebenfalls mit Kosten verbunden.
Wie hoch sind die Verluste durch Lagerung und Kompression?
Gemäss dem Hersteller des Power-to-Gas-Systems würde es für einen Lagerungsverlust von einem Prozent circa 300 Jahre dauern. Bezüglich Verlusten bei der Kompression verfügen wir über keine genauen Angaben. Diese Verluste sind aber zu vernachlässigen. Der Kompressor wird hauptsächlich mit überschüssigem Strom aus der PV-Anlage betrieben, der sonst nicht vor Ort genutzt werden könnte.
Für die Speicherung von Wasserstoff benötigt man bei 600 bar Druck einen achtmal grösseren Tank wie für Erdöl mit der gleichen Energiemenge. Ist das effizient?
Mit der Effizienz hat der Platzbedarf nichts zu tun. Es stellt sich nur die Frage, ob der Platz vorhanden ist, oder nicht. Der Wasserstoffspeicher nimmt in unserem Fall nicht die Funktion des Öltanks ein, sondern er speichert lediglich die überschüssige Energie aus dem Sommer. Wärme wird im Winter sonst mit Wärmepumpen bereitgestellt. Somit ist der Platzverbrauch im Rahmen.
Ist die Speicherung von Wasserstoff nicht viel zu gefährlich?
Bei der Lagerung von brennbaren und potenziell explosiven Gasen wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff sind die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Diese Massnahmen werden von den Behörden überprüft, um sichere Installationen zu gewährleisten. Wasserstoff (H2) wird üblicherweise im Aussenbereich gelagert, wobei sich allfälliges Leckage-Gas schnell verflüchtigt und somit ein explosives Gemisch verhindert wird. In unserem Fall wird das H2 in handelsüblichen Gasflaschen gelagert, die die schweizerischen Sicherheitsstandards und Normen erfüllen.
Könnte man aus der Solarenergie auch Methan produzieren? Was ist sinnvoller?
Ja, dies ist möglich, und wird in anderen Projekten auch angewendet. Die Methanisierung hat neben dem Vorteil einer dreimal höheren Energiedichte mehrere Nachteile: unter anderem die viel kleinere Zykluseffizienz von Sommer- zu Winterstrom, oder der aufwendigere Anlagenpark.
Wieso speist man den Wasserstoff nicht ins Erdgasnetz ein und bezieht bei Bedarf Erdgas? So würde die Lagerung entfallen.
Dies hat eine Vielzahl an Gründen, unter anderem die folgenden:
- Die saisonale Speicherung ist erwünscht. Das Gasnetz hat nicht unbeschränkte Kapazitäten – mit dem lokalen Speicher kann zusätzliche Energie vom Sommer in den Winter transferiert werden.
- Die Elektrizitätsgewinnung im Winter ist mit Wasserstoff (mittels Brennstoffzellen) effizienter und kostengünstiger als mit Erdgas (BHKW).
- Ein Erdgasanschluss ist ebenfalls mit Kosten verbunden.
Wie hoch sind die Verluste durch Lagerung und Kompression?
Gemäss dem Hersteller des Power-to-Gas-Systems würde es für einen Lagerungsverlust von einem Prozent circa 300 Jahre dauern. Bezüglich Verlusten bei der Kompression verfügen wir über keine genauen Angaben. Diese Verluste sind aber zu vernachlässigen. Der Kompressor wird hauptsächlich mit überschüssigem Strom aus der PV-Anlage betrieben, der sonst nicht vor Ort genutzt werden könnte.
Für die Speicherung von Wasserstoff benötigt man bei 600 bar Druck einen achtmal grösseren Tank wie für Erdöl mit der gleichen Energiemenge. Ist das effizient?
Mit der Effizienz hat der Platzbedarf nichts zu tun. Es stellt sich nur die Frage, ob der Platz vorhanden ist, oder nicht. Der Wasserstoffspeicher nimmt in unserem Fall nicht die Funktion des Öltanks ein, sondern er speichert lediglich die überschüssige Energie aus dem Sommer. Wärme wird im Winter sonst mit Wärmepumpen bereitgestellt. Somit ist der Platzverbrauch im Rahmen.
Ist die Speicherung von Wasserstoff nicht viel zu gefährlich?
Bei der Lagerung von brennbaren und potenziell explosiven Gasen wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff sind die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Diese Massnahmen werden von den Behörden überprüft, um sichere Installationen zu gewährleisten. Wasserstoff (H2) wird üblicherweise im Aussenbereich gelagert, wobei sich allfälliges Leckage-Gas schnell verflüchtigt und somit ein explosives Gemisch verhindert wird. In unserem Fall wird das H2 in handelsüblichen Gasflaschen gelagert, die die schweizerischen Sicherheitsstandards und Normen erfüllen.
Könnte man aus der Solarenergie auch Methan produzieren? Was ist sinnvoller?
Ja, dies ist möglich, und wird in anderen Projekten auch angewendet. Die Methanisierung hat neben dem Vorteil einer dreimal höheren Energiedichte mehrere Nachteile: unter anderem die viel kleinere Zykluseffizienz von Sommer- zu Winterstrom, oder der aufwendigere Anlagenpark.
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Weshalb wird nicht ein LOHC-System (flüssige organische Wasserstoffträger) genutzt? Man könnte schon in einem Kubikmeter locker so viel Energie speichern wie in gasförmigem Wasserstoff.
Dies ist für die Zukunft wünschenswert, wurde in diesem Projekt aber unter anderem aufgrund des Entwicklungsstandes des Anbietermarktes, sowie der zusätzlichen Umwandlungsverluste nicht umgesetzt.
Ist es nicht extrem ineffizient, Solarstrom in Wasserstoff umzuwandeln, diesen lange zu lagern und dann wieder in Strom umzuwandeln?
Die elektrische Effizienz der saisonalen Stromspeicher beträgt über alle Prozesse rund 30 bis 35 Prozent. Der Rest fällt als Abwärme an, die im Sommer für die Warmwassererwärmung und im Winter für die Heizung verwendet wird. So kann bis zu 90 Prozent der Solarenergie lokal verwendet werden. Dies ist von der Zykluseffizienz her der effizienteste Weg, saisonal Energie zu speichern. Effizientere Technologien (z.B. Batteriespeicher) können aufgrund der kleinen Energiedichte nicht mit vernünftigen Kosten als saisonaler Speicher eingesetzt werden, sondern werden als Sekunden-, Minuten- und Tagesspeicher (je nach Anwendung) eingesetzt.
Ist die technische Anlage nicht viel zu teuer? Lohnt sich das?
Die Antwort darauf hängt von vielen Faktoren ab und muss sich immer auf das konkrete Bauobjekt und die Ansprüche der Bauherrschaft beziehen. Grundsätzlich stellt sich die Frage, wie oft der Wasserstoffspeicher pro Jahr aufgeladen werden kann. Denn mit jedem Ladezyklus erwirtschaftet die Anlage einen Deckungsbeitrag, der zur Amortisation beiträgt. Dieses Potenzial testen wir mit der Anlage und entwickeln das Konzept entsprechend weiter. Die Bauherrschaft des Seebrighofs beweist mit dem Projekt aber durchaus Pioniergeist. So lässt sie die Anlage nicht aus monetärer Betrachtung installieren. Man möchte hier vorneweg gehen und einen Beitrag leisten zur Reduktion der Versorgungslücke im Winter - unsere Gesellschaft unabhängiger machen von Energieimporten aus fossilen Quellen. Die Anlage am Seebrighof kann dank kostengünstiger Umsetzung gut finanziert werden. Sie leistet einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung saisonaler Speichertechnologien. Wie wirtschaftlich die Technologie effektiv ist, ist Gegenstand unserer Untersuchungen. In den nächsten Jahren rechnen wir mit einer Preisreduktion auf dem Wasserstoffmarkt, was der Technologie Auftrieb verleihen könnte.
Welchen Mehrwert bietet EKZ, der über die reine Installation des Wasserstoffsystems hinausgeht?
EKZ bietet für Neubauten und energetische Erneuerungen von Gebäuden umfassende Lösungen für die Versorgung mit Wärme, Kälte und Strom. Dafür stimmt EKZ die notwendigen Anlagen aufeinander ab. Die Wasserstoffanlage kann, wie auch die anderen Komponenten, im Energiecontracting mit einer Vollgarantie über eine Vertragsdauer betrieben werden und ist so eine sichere Lösung für Kundinnen und Kunden.
Weshalb wird nicht ein LOHC-System (flüssige organische Wasserstoffträger) genutzt? Man könnte schon in einem Kubikmeter locker so viel Energie speichern wie in gasförmigem Wasserstoff.
Dies ist für die Zukunft wünschenswert, wurde in diesem Projekt aber unter anderem aufgrund des Entwicklungsstandes des Anbietermarktes, sowie der zusätzlichen Umwandlungsverluste nicht umgesetzt.
Ist es nicht extrem ineffizient, Solarstrom in Wasserstoff umzuwandeln, diesen lange zu lagern und dann wieder in Strom umzuwandeln?
Die elektrische Effizienz der saisonalen Stromspeicher beträgt über alle Prozesse rund 30 bis 35 Prozent. Der Rest fällt als Abwärme an, die im Sommer für die Warmwassererwärmung und im Winter für die Heizung verwendet wird. So kann bis zu 90 Prozent der Solarenergie lokal verwendet werden. Dies ist von der Zykluseffizienz her der effizienteste Weg, saisonal Energie zu speichern. Effizientere Technologien (z.B. Batteriespeicher) können aufgrund der kleinen Energiedichte nicht mit vernünftigen Kosten als saisonaler Speicher eingesetzt werden, sondern werden als Sekunden-, Minuten- und Tagesspeicher (je nach Anwendung) eingesetzt.
Ist die technische Anlage nicht viel zu teuer? Lohnt sich das?
Die Antwort darauf hängt von vielen Faktoren ab und muss sich immer auf das konkrete Bauobjekt und die Ansprüche der Bauherrschaft beziehen. Grundsätzlich stellt sich die Frage, wie oft der Wasserstoffspeicher pro Jahr aufgeladen werden kann. Denn mit jedem Ladezyklus erwirtschaftet die Anlage einen Deckungsbeitrag, der zur Amortisation beiträgt. Dieses Potenzial testen wir mit der Anlage und entwickeln das Konzept entsprechend weiter. Die Bauherrschaft des Seebrighofs beweist mit dem Projekt aber durchaus Pioniergeist. So lässt sie die Anlage nicht aus monetärer Betrachtung installieren. Man möchte hier vorneweg gehen und einen Beitrag leisten zur Reduktion der Versorgungslücke im Winter - unsere Gesellschaft unabhängiger machen von Energieimporten aus fossilen Quellen. Die Anlage am Seebrighof kann dank kostengünstiger Umsetzung gut finanziert werden. Sie leistet einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung saisonaler Speichertechnologien. Wie wirtschaftlich die Technologie effektiv ist, ist Gegenstand unserer Untersuchungen. In den nächsten Jahren rechnen wir mit einer Preisreduktion auf dem Wasserstoffmarkt, was der Technologie Auftrieb verleihen könnte.
Welchen Mehrwert bietet EKZ, der über die reine Installation des Wasserstoffsystems hinausgeht?
EKZ bietet für Neubauten und energetische Erneuerungen von Gebäuden umfassende Lösungen für die Versorgung mit Wärme, Kälte und Strom. Dafür stimmt EKZ die notwendigen Anlagen aufeinander ab. Die Wasserstoffanlage kann, wie auch die anderen Komponenten, im Energiecontracting mit einer Vollgarantie über eine Vertragsdauer betrieben werden und ist so eine sichere Lösung für Kundinnen und Kunden.
