Better Energy und Nilsson Energy können den ersten Erfolg ihres solaren Wasserstoffprojekts im schwedischen Vårgårda verkünden. Ein Block mit 30 Wohnungen werde komplett durch Solarenergie und Wasserstoff versorgt, teilten die Unternehmen am Mittwoch mit. Das Projekt – das nach den Unternehmensangaben der erste energieautarke Wohnkomplex weltweit – soll der Kombination von erneuerbaren Energien und nachhaltigem Bauen auf die Sprünge helfen. Nach der Fertigstellung und der vollständigen Inbetriebnahme des Komplexes sollen insgesamt 172 Wohnung in sechs Gebäudekomplexen komplett autark mit Photovoltaik und Wasserstoff versorgt werden.
Die Bewohner seien komplett unabhängig – vom Stromnetz, externen Wärmequellen und schwankenden Strompreisen, so die Unternehmen aus Dänemark und Schweden weiter. Die benötigte Energie – Strom und Wärme – für das ganze Jahr werde allein von den Solarmodulen auf den Dächern der Wohnkomplexe produziert. Die Photovoltaik-Anlage auf dem Dach des ersten Gebäudes habe eine Leistung von 109 Kilowatt, erklärte ein Sprecher von Better Energy auf Anfrage von pv magazine. Die Photovoltaik-Anlage für die Versorgung des gesamten energieautarken Wohnkomplexes werde eine Leistung von 659 Kilowatt haben.
Da aber auch in Schweden nicht Tag und Nacht die Sonne scheint, benötigt man eine Langzeitspeicherlösung. Dabei haben sich die Kooperationspartner für die Speicherung des überschüssigen Solarstroms in Form von Wasserstoff entschieden. Wasserstoffgas habe den größten Energiegehalt aller Brennstoffe, wodurch in kleinen Mengen Wasserstoff eine große Menge Energie gespeichert werden könne, hieß es weiter. In dem Photovoltaik-Wasserstoff-System könne die Energie der Sonne genutzt und für die spätere Nutzung langfristig gespeichert werden. Der Wasserstoff werde dabei auf 300 bar komprimiert und in einem Druckspeicher gespeichert. Bei Bedarf könne er über eine Wasserstoff- Brennstoffzelle wieder effizient in Strom umgewandelt werden, heißt es von den Unternehmen. Als Abfallprodukte des ganzen Prozesses entstünden lediglich Sauerstoff und reines Wasser.
„Ironischerweise beinhaltet unsere Lösung die grenzenlose Energie der Sonne und das einfachste, leichteste und am häufigsten vorkommende Element der Erde, den Wasserstoff“, sagt Nicolai Faaborg Andresen von Better Energy. „Die Ressourcen und Technologien befinden direkt vor unserer Nase. Wir kombinieren sie einfach auf eine neue, saubere und äußerst effiziente Weise.“ Nach Ansicht der dänisch-schwedischen Kooperationspartner eignet sich die solare Wasserstoff-Lösung nicht nur im Städtebau. Sie habe auch in abgelegenen Gemeinden und Regionen viele Vorteile.
Ihre Lösung nennen Better Energy und Nilsson Energy „Renewable Energy (RE) 8760“. Die Partner setzten ein anderes Projekt mit dieser Lösung im Sommer im schwedischen Mariestad um. Dabei kombinieren sie eine 250 Kilowatt-Photovoltaik-Anlage mit einem NMC-Batteriespeicher. Wenn dieser eine Ladezustand von 80 Prozent erreicht, dann beginn in diesem Projekt die Produktion des Wasserstoffs, der dann Brennstoffzellen-Pkw zur Verfügung gestellt wird. Die Investitionssumme für dieses Projekt bezifferte Better Energy mit 1,43 Millionen Euro.
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Technisch ist das ja alles kein Problem. Ich habe eine solche Lösung schon Ende der 90er in Berg (bei Starnberg, ein Mensch mit zuviel Geld und Lust an der Technik) gesehen. Damals waren alle Komponenten natürlich noch in einem wesentlich weniger entwickelten Stadium. Heute muss man die Frage der Wirtschaftlichkeit beantworten, und mit anderen Lösungsmöglichkeiten vergleichen.
Meine Vermutung ist, dass die direkte (saisonale) Langzeitspeicherung von Wärme um Größenordungen kostengünstiger ist, als die Umwandlung in Wasserstoff. Diese würde man dann nur zur Sicherstellung des Strombedarfs benötigen. Im Quartier sollte es auch kein Problem sein, beide Techniken (Wasserstoff- und Wärmespeicher) nebeneinander zu betreiben.
Die Langzeitspeicherung von Wärme in dem Maßstab wurde auch schon umgesetzt. Der bauliche Aufwand dafür ist jedoch recht hoch. Die Komponenten der Wasserstofftechnologie sind alle vorhanden und kalkulierbar: PV, Elektrolyseur, Kompressor, Drucktank, Brennstoffzelle.
Bei der hohen Anzahl der Wohnungen alles etwas größer und damit pro Wohneinheit günstiger.
Die Abwärme bei der Wasserstoffproduktion sowie bei der Rückwandlung in Strom kann man für Heizung und Warmwasser nutzen. Dadurch steigt der Gesamtwirkungsgrad enorm.
Warum soll man zwei parallelle Systeme betreiben, wenn eines völlig ausreicht?
Dieses System ist energieautark! Und das in Schweden. Faszinierend!
Ich würde mir nicht zutrauen, die Frage der Wirtschaftlichkeit im Vergleich aus der linken Hand zu beantworten. Aber nimmt man mal den genannten Betrag von 1,43Mio bei einer 250kW-Anlage für diese 100kW-Anlage mit 30 Wohnungen, dann wäre das eine Investition von 21.000 Euro je Wohnung. Nicht gerade wenig, für einen Wärmebedarf, der, den schwedischen Ansprüchen an Wärmedämmung entsprechend, sehr gering (d.h. nahe am Passivhaus-Niveau) sein sollte.
Bei Langzeitspeicherung von Wärme rechnet man mit Kosten von 15-20ct/kWh, also nur dem 2-3fachen dessen, was man zur Zeit mit konventioneller Heiztechnik zahlt. Und gerade, weil es Schweden ist, ist auch die Frage des Wirkungsgrades äußerst wichtig: Im Sommer gibt es zwar viel zu speichern, aber der Winter ist lang und kalt und 4 Monate lang praktisch ohne Solarertrag. Schon diese 109kW sind sicher schwer auf einem Wohnblock mit 30 Wohnungen unterzubringen. Mit der direkten Wärmeproduktion und -speicherung hat man schon bei der Produktion einen höheren Wirkungsgrad und dann auch noch bei der Speicherung.
Wie hoch ist der Energieverlust in dieser Anlage bei der Umwandlung der elektrischen Energie in H2?
Wenn man annimmt, dass beide Umwandlungsprozesse (Strom zu H2, H2 zu Strom) mit 60% erfolgen, landet man bei 36% Gesamtwirkungsgrad. Die 60% sind zumindest für die Rückumwandlung in der Brennstoffzelle ein üblicher Wirkungsgrad. In Wikipedia ist für die „Reversible Brennstoffzelle“ für den Gesamtwirkungsgrad 70% angegeben, aber das erscheint mir ein zwar theoretisch aber nicht praktisch erreichbarer Wert zu sein. Theoretisch, weil die Entropie sich je Umwandlungsvorgang kaum ändert. Aber alleine das H2 auf 300bar zu bringen, kostet erheblich Energie. Im Sommer wird wesentlich mehr Abwärme entstehen, als man sinnvoll verwenden kann. Im Winter braucht man dafür im schlechtesten Fall sogar noch eine Nachheizung, um die Abkühlung bei der Dekompression zu kompensieren.
Wenn durch die Abwärmenutzung bei P2G und zurück der Gesamtwirkungsgrad so hoch ist, dass ein Haus sich allein durch die eigene PV-Anlage zu 100% autark (ohne externen Stromanschluss und ohne sonstige externe Energiezufuhr) mit Strom und Wärme versorgen kann, spielt die dann noch überschüssige Abwärme im Sommer eigentlich keine Rolle mehr.
Ich verfolge dieses Konzept/Idee schon seit mehreren Jahren, habe allerdings für mein REH für die H2 Seite noch keine kaufbare Lösung auf dem Markt gefunden.
Liebes PV-Magazine-Team,
bitte bleibt an diesem Thema langfristig dran und versorgt uns in gewissen Zeitabständen mit weiteren Infos zum diesem Haus.
Ich denke, dass der Praxisbezug (nach 1/2 Jahr, nach 1 Jahr usw.) mehr bringt, als die Spekulationen…
Ich denke, die brennendsten Fragen sind:
Wie hoch ist die Autarkie tatsächlich?
Was zahlen die Mieter / Wohnungs-Eigentümer pro Jahr für Strom und Wärme?
Welche technischen / natürlichen / andere Probleme sind aufgetaucht?
HPS (Home Power Solutions) bietet in Deutschland eine ähnliche Lösung. Durch Standardisierung können auch kleinere Wohneinheiten günstig versorgt werden.
Finde ich sehr spannend. Mit dem HPS-System habe mich erst gestern beschäftigt. Allerdings schweigt man sich da in Prospekten über die Verluste bei der Umwandlung aus. Aber es ist eine echt dufte Idee! 🙂
Das Thema Wirkungsgrad hat bei den erneuerbaren Energieformen nicht dieselbe Bedeutung wie bei fossilen. Der Wind weht und die Sonne scheint, ob wir sie nutzen oder nicht. Was interessiert ist hier nur die Wirtschaftsrechnung unter dem Strich. Bei der Nutzung von fossiler Energie werden mit entsprechenden Umweltschäden unwiederbringlich Ressourcen verbraucht, für den Nutzeffekt genauso wie zur Deckung der Verluste. Siehe auch Energiewende it.
Die Frage des Wirkungsgrades ist in zweierlei Hinsicht wichtig:
1. Flächen- und Rohstoffverbrauch
2. Investitionskosten, die als Annuität auf die kWh umgelegt werden müssen.
Beides hängt natürlich zusammen: Je mehr der Flächenverbrauch über das hinausgeht, was für das Haus ohnehin gebraucht wird, desto teurer wird es, und ein desto stärkerer Eingriff in die Umwelt ist es. Auch für die Silizium-Produktion braucht es schließlich Chemiewerke, alles muss transportiert werden, und es gibt Floriansprinzipler, die sich sogar über PV-Freiflächenanlagen aufregen können.
Na ja, ob es die ersten sind: http://www.umweltarena.ch/uber-uns/energieautarkes-mfh-brutten/
Wer hat’s erfunden??
109 kWp für 30 Wohnungen! Das sind für den Standort maximal 3360 kWh/a pro Wohnung. Bei aller schwedischen Technologie kann das nie im Leben für Strom und Wärme für eine ganze Wohnung reichen, insbesondere da durch die zweifache Wandlung für den Winter vielleicht 50% bleiben. Da hätte ich mir mehr Recherche gewünscht. Aber der gesunde Menschenverstand sagt, dass das so nicht stimmen kann.
Pro Wohnung muss man mit mindestens 2000 kWh/Jahr rechnen. Eine 1 kWp Photovoltaikanlage mit Standort in Deutschland kann im Durchschnitt etwa 1.000 kWh jährlich erzeugen. Das heißt, 109 kWp würde dann theoretisch eine Energie von 109.000 kWh jährlich bedeuten, was aufgeteilt auf 30 Wohnungen, um die 3600 kWh/Jahr bedeutet. In Schweden hängt die Energiebilanz einer PV-Anlage sehr stark vom Ort ab.