Behörde für Umwelt und Energie

Energieflexibilisierung Industrie sorgt für Flexibilität am Strommarkt

Strom aus virtuellen Kraftwerken. Verbraucher, die Energie liefern – der Energiemarkt der Zukunft wird flexibel, durchlässig und digital. An ausgewählten Unternehmensbeispielen zeigte ein Workshop der UmweltPartnerschaft Hamburg am 11. Dezember 2017, wie die intelligente Vernetzung aller Akteure und Komponenten im Energiesystem schon heute in der Praxis funktioniert.

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Industrie sorgt für Flexibilität am Strommarkt

Unternehmen, die mit zukunftsweisender Technologie ihre eigene Energieversorgung optimieren und gleichzeitig aktiv am Strommarkt teilnehmen wollen, haben aktuell eine gute Ausgangsposition: Der Strommarkt wartet auf sie.

Der ständig steigende Anteil an Energie aus regenerativen Quellen erfordert eine Flexibilisierung der Abnahme. Das machte Dr. Björn Dietrich, Leiter der Energieabteilung in der Hamburger Behörde für Umwelt und Energie (BUE) während des Workshops der UmweltPartnerschaft noch einmal deutlich. Und für diese Flexibilisierung bietet insbesondere die energieintensive Anlagentechnik in der Industrie diverse Hebelpunkte.

PEM-Elektrolyse-Anlage: 3 Fliegen mit einer Klappe

Zum Beispiel bei der H&R Ölwerke Schindler GmbH in Hamburg. Das Unternehmen stellt chemisch-pharmazeutische Spezialöle her und will nach eigenen Angaben eine Grüne Raffinerie werden. Im Zuge dessen wurde gerade die erste PEM-Elektrolyse-Anlage eingeweiht, die umweltfreundlich Wasserstoff herstellt, erneuerbare Energie in die Industrieproduktion integriert und gleichzeitig die Kohlendioxid-Bilanz des Unternehmens verbessert. In der PEM-Elektrolyse-Anlage werden Wassermoleküle in einem elektrischen Spannungsfeld in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt – und zwar ohne Einsatz von Laugen oder Säuren. Das Besondere: Das Verfahren eignet sich hervorragend zur Nutzung von Strom aus regenerativen Quellen, weil der Stromverbrauch flexibel gesteuert werden kann. Mit einer Gesamtleistung von fünf Megawatt hat das Hamburger Unternehmen die zurzeit weltgrößte Anlage dieser Art errichtet. Mindestens drei Megawatt können laut Roland Terstegge von H&R als positive Regelenergieleistung zur Verfügung gestellt werden, in Spitzenzeiten auch die gesamten fünf Megawatt – und zwar innerhalb von zehn Sekunden. Das heißt, das Unternehmen kann praktisch ohne Zeitverzug auf Über- oder Unterlast im Stromnetz reagieren. 

Virtuelles Kraftwerk

PEM-Anlagen lohnen sich für die Regelenergieversorgung, weil der Prozess ununterbrochen durchläuft, aber trotzdem bei Bedarf ungeplant gestoppt werden kann. „Anlagen wie die PEM-Elektrolyse, deren Prozesse sich auch mal kurzfristig unterbrechen lassen, wenn zu wenig Strom im Netz ist, sind für uns höchst interessant“, sagte Julian Kretz, Produktentwickler bei Next-Kraftwerke während des Workshops in der Umweltbehörde. Das Kölner Unternehmen agiert als virtuelles Kraftwerk. Als solches vernetzt es aktuell rund 4.550 Anlagen in seinem Next-Pool mit einer Leistung von 3.200 Megawatt

Schon minimale zeitliche Verschiebungen in den Lastprofilen helfen, Netzfrequenzschwankungen auszugleichen. Zu den Systemen, die kurzfristig die Bereitstellung von Regelleistung aus Stromverbrauchsprozessen gewährleisten, zählen auch Notstromaggregate, wie sie beispielsweise Krankenhäuser vorhalten müssen. Flexibilisierungsoptionen am Strommarkt bieten jedoch auch Blockheizkraftwerke (BHKW) und die diversen Speichersysteme, etwa Pump- und Druckluftspeicher oder die klassische Batterie.

Energieflexibilität in Wohngebiet und Hafen

Beispielhaft erläuterte Ingo Schultz von Hamburg Energie, wie heute die Energieversorgung eines Wohngebietes energieflexibel gestaltet werden kann. In der Siedlung „Heidrehmen“ des Bauvereins der Elbgemeinden eG in Hamburg-Sülldorf  wurde die Heizanlage modernisiert und um ein BHKW, einen Heizwasserpufferspeicher und eine Power-to-heat-Anlage ergänzt. So kann der Heizenergiebedarf künftig fast ausschließlich über Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und erneuerbaren Strom gedeckt werden. Die Heizzentrale wird Strom je nach volatilem Angebot aus dem Netz flexibel nutzen.

Auch die HHLA trägt zur Flexibilisierung des Stromnetzes bei. Die Betreiberin des Containerterminals Altenwerder (CTA) wird dort ab 2018 zunächst 25 von 90 automatischen Containertransportfahrzeugen (AGV) als batterieelektrische Fahrzeuge mit fest verbauten Lithium-Ionen-Akkus einsetzen. Die vergleichsweise leichten Batterien sind schnellladefähig. Dadurch können die AGVs während betriebsarmer Zeiten beim Aufenthalt an den „Stromtankstellen“ positive und negative Primärregelleistungen am Strommarkt erbringen. Der Verteilnetzbetreiber kann die Fahrzeuge künftig direkt ansteuern und vorhandene Energie aus den Batterien ins Netz speisen oder die Batterien in Spitzenzeiten aufladen, erläuterte Boris Wulff, Projektverantwortlicher am CTA.

Individualität ist Trumpf

Für virtuelle Kraftwerksbetreiber wie Next-Kraftwerke ist es grundsätzlich unerheblich, auf welche Art die erneuerbare Energie erzeugt wird und wie der flexible Anlagenbetrieb abläuft. Jedes Unternehmen müsse die auf seine Maschinen oder Anwendungen optimierten Prozesse gestalten. Wichtig sei jedoch eine gewisse Größe. „Ab 100 Kilowatt Leistung wird es interessant“, sagte Julian Kretz. Und: Rücksprachen mit dem Netzbetreiber sind unvermeidlich. Denn, so Sven Leyers von Stromnetz Hamburg, im Grunde könne zwar jeder, der einen Netzanschluss und die entsprechenden Anlagen habe, Regelenergie bereitstellen. Doch wenn der Anschluss über das vereinbarte Maß hinaus beansprucht oder die Art und Weise des Betriebes einer Anlage verändert werde, könnten technische Änderungen am Anschluss notwendig werden.

Bei der Refinanzierung von derartigen Investitionen sind nicht nur die Erlöse aus der Regelenergievermarktung hilfreich. Auch über den Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) unterstützt die Stadt Hamburg Unternehmen dabei, sich als energieflexible Unternehmen aufzustellen.

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