Windpark RH2-WKA

Der Windpark „RH2-Werder/Kessin/Altentreptow“ (RH2-WKA) ist ein in Onshore-Windpark mit integriertem Wasserstoffspeicher in der Gemeinde Grapzow in Mecklenburg-Vorpommern. Er liegt östlich der Ortsteile Grapzow und Kessin, in Richtung des Nachbarortes Werder.

Aufgrund der Wasserstoffspeicherung zählt der Windpark zählt zu der Kategorie Wind-Wasserstoff-Systeme. Mit einer installierten Leistung von 140 MW ist er einer der größten Onshore-Windparks in Deutschland.

Quelle: WIND-projekt GmbH

Ziel von RH2-WKA ist die Konzeption und der Betrieb eines Windparks als so genanntes "Regeneratives Regelkraftwerk" zur optimierten Netzintegration von erneuerbaren Energien. Ein wesentlicher Bestandteil dabei ist die Erprobung einer geeigneten Option zur Energie(zwischen)speicherung. Dieses sich in Betrieb befindende Wind-Wasserstoff-System speichert diskontinuierlich bereitstehende Windenergie zeitunabhängig und kann diese zu einem späteren Zeitpunkt bedarfsorientiert und vergleichmäßigt in Form von Strom wieder zurückspeisen.

Das Energiesystem ist so ausgelegt, dass es sich vorerst selbst mit Eigenstrom versorgen kann. Dabei stellt der Windpark den Stromverbraucher dar, den es gilt bedarfsgerecht mit Strom zu versorgen. Zu Windzeiten geschieht das über die Windenergieanlagen selbst und zu Windflautezeiten über die integrierte Wasserstoffanlage. Dadurch tritt der Windpark allein als Energielieferant gegenüber dem Versorgungsnetz auf. Perspektivisch kann der Stromverbraucher auch eine Gemeinde, Stadt oder ein Energieversorger sein. Zusätzlich sollen in weiteren Projektstufen lokale Verbraucher mit Strom, Wärme sowie Wasserstoff und Sauerstoff versorgt werden. Dafür ist beispielsweise die Einspeisung von Wasserstoff in das vorhandene Erdgasnetz, die Errichtung einer Betankungsanlage für E-Mobilität sowie der Aufbau eines Nahwärmenetzes von dem Betreiber angedacht.

Darüber hinaus dient das Vorhaben zur Vorbereitung gleichartiger Projekte und dem Ziel der Entwicklung und Nutzung CO2-freier regenerativer Regelkraftwerke. Um den Gesamtwirkungsgrad des Speicherkreises zu erhöhen, wurde die Anlage zusätzlich für den KWK-Betrieb ausgelegt. Es wurden drei Elektroloyseure (1 MW Leistung) mit zwei Blockheizkraftwerken (600 kW) und einem Wasserstoffspeicher erfolgreich kombiniert. Die Elektrolyseanlage kann rund 210 Nm³/h Wasserstoff zur Verfügung stellen.

Im Unterschied zu Hybridkraftwerken wird bei Wind-Wasserstoff-Systemen im Speicherkreislauf, durch das Speichermedium "Regenerativer Wasserstoff" (RH2), komplett auf die Verwendung oder Beimischung von Kohlenwasserstoffen (insbes. CO2) verzichtet. Daraus ergeben sich einige technische Neuerungen. Als Abgas entsteht bei der Stromrückgewinnung lediglich Wasserdampf. Daher stellen Wind-Wasserstoff-Systeme besonders nachhaltige Energiesysteme dar.

Das vorhandene Speicher- und Rückverstromungssystem ist seit Januar 2013 erfolgreich in Betrieb. Es erfolgt eine Zwischenspeicherung auf 300 bar.

Erweiterung: RH2-PtG

Das bisher bestehende System soll jetzt um ein Gaseinspeisungssystem erweitert bzw. umgebaut werden. Der Betriebsdruck soll von momentan 300 bar auf 60 bar reduziert werden, um den notwendigen Einspeisedruck in die Erdgasleitung von 25 bar durch Druckregelung besser erreichen zu können.

Der Förderzeitraum hierfür läuft vom 01.02.2014 bis 31.07.2015 im Rahmen des "Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie" (NIP). Derzeit befindet sich das Projekt in der Genehmigungsphase.

Das Projekt baut auf das bisher bestehende Projekt RH2-WKA auf und erhält die Bezeichnung RH2-PtG (Power to Gas). Mit dem Umbau kann die vorhandene Anlage sowohl als Rückverstromungsanlage, als auch als Gaseinspeisungsanlage betrieben werden. Das Gaseinspeisungssystem darf einen maximalen Wasserstoffanteil von 2,0 Vol. % in das Gasnetz einspeisen.

Durch diese alternative Fahrweise lassen sich reale, vergleichende Nutzungsgrade ermitteln, wobei durch eine ständige Optimierung (zum Beispiel durch die Berücksichtigung der unterschiedlichen Druckniveaus) eine kontinuierliche Verbesserung der Systeme erreicht werden soll.

Am Ende der Betriebszeit sollen insbesondere verlässliche Aussagen zu folgenden Punkten vorliegen:

  • Regelverhalten der Anlage.
  • Wirkungsgrade unter Berücksichtigung verschiedener Betriebsregime.
  • Aussagen zu Verfügbarkeiten von neuen Schlüsselkomponenten.
  • Aussagen zu Nebenkosten und Betriebskosten solcher Anlagen, um insbesondere einen Ausblick für die Möglichkeiten für eine zukünftige Integration solcher Anlagen in verschiedene Energiesysteme im Rahmen der Energiewende abzuleiten.

In der folgenden Tabelle sind die wesentlichen Daten zum Projekt zusammengestellt.

 

ProjektnameWindpark RH2-WKA und RH2-PtG
KategorieInnovation und Demonstration
BetriebszustandTestphase
Einweihung01.12.2012
Eingangsleistung Strom1.000 kW_e
H2-Produktion210 Nm³/h (es findet noch
keine Einspeisung in das Gasnetz statt)
Speicherdruck300 bar
Abwärmenutzungbei Bedarf möglich, da KWK-Anlage
Standort17089 Grapzow