Mit kostengünstigen erneuerbaren Energien suchen die politischen Entscheidungsträger nach den effektivsten Wegen, um diese sauberen Kilowatt anzubauen. Die Jagd ist besonders dringend in Deutschland und anderswo in Europa, wo Notenergieprogramme laufen, falls Russland Gaspipelines stilllegt. Schauen wir uns in diesem Sinne an, was in Berlin passiert ist.
1. Riesige Thermoskanne mit erneuerbarer Energie
CleanTechnica Ich habe viel Tinte auf eine riesige Wasserbatterie verschüttet, aber meistens handelt es sich um ein Kaltwasser-Energiespeichersystem, auch bekannt als Pumpspeicherkraftwerk. Technisch gesehen sind Pumpspeichersysteme bergauf energieagnostisch und arbeiten bergab mit der Schwerkraft, erregen aber als Massenspeichersysteme zur Speicherung erneuerbarer Energie Aufmerksamkeit.
Als erneuerbarer Energiespeicher kommt auch eine konzentrierende Photovoltaikanlage in Frage. Aber Berlins regenerativer Energiespeicher ist es nicht.
Assoziierte Presse Hat eine Schaufel auf dieses neue Energiespeichersystem in Berlin, von dem das schwedische Unternehmen Vattenfall geträumt hat. Das Herzstück des Systems ist ein riesiger Tank, etwa 150 Fuß hoch, der 56 Millionen Gallonen heißes Wasser aufnehmen kann.
„Die neue Anlage, die am Donnerstag im Vattenfall-Kraftwerk Reuter angekündigt wurde, wird Strom aus Solar- und Windkraftwerken in ganz Deutschland nutzen, um Wasser auf nahezu kochenden Temperaturen zu halten“, sagte Jordans. „Während erneuerbare Energien den Bedarf übersteigen, fungiert die Anlage effektiv als riesige Batterie, aber anstatt Strom zu speichern, speichert sie Wärme.“
2. Überschüssige Wärme aus dem Abwasser aufnehmen
CleanTechnica Wir konzentrieren uns auch auf Energieinnovationen in städtischen Abwassergebieten, hauptsächlich im Bereich von Abwasser zu Biogas (Biogas aus Dünger ist ein ganz anderer Fischkessel). Berlin macht etwas anderes. Ihr Abwasser-zu-Energie-System ähnelt dem, das vor etwa 10 Jahren in Philadelphia eingeführt wurde, wo Wärme aus dem Abwassersystem über eine Wärmepumpe aufgefangen wird.
Ein Blogbeitrag von Philadelphia City aus dem Jahr 2012 beschreibt ein Energieentfernungssystem. Dieses System macht sich die Tatsache zunutze, dass städtisches Abwasser durch die Verwendung von Warmwassergeräten und mikrobieller Aktivität erwärmt wird, mit einer durchschnittlichen Wintertemperatur von 60 Grad Fahrenheit. Und im Sommer sind es über 75 Grad.
Berliner Projekte haben einen etwas bescheidenen Umfang, können aber zu größeren führen. Im vergangenen Sommer beschrieb der Energiekonzern E.ON ein 50.000 Quadratmeter großes Bürogebäude, in dem sowohl Wärme als auch Wechselstrom über ein Wärmetauschersystem geliefert werden, das durch den Abwasserkanal in der Nähe des Gebäudes verläuft.
Dieses System deckt etwa die Hälfte des Heiz- und Kühlbedarfs des Gebäudes, und es gibt noch viel mehr, wo es herkommt. E.ON schätzt, dass Deutschland 14 % des Heiz- und Kühlbedarfs des Gebäudes mit erneuerbarer Energie aus Abwasserwärmetausch decken kann.
Zur Frage, wer dafür aufkommt, gibt E.ON weiter an, dass „Energieversorgungslösungen mit Abwasserwärmetauschern genauso günstig sind wie herkömmliche Lösungen mit fossil erzeugter Fernwärme.“ steigen.
„Dezentrale platzsparende Energieversorgungen aus Abwasser ermöglichen nachhaltige Wärme und Kälte mitten in Städten, wo Wind- und Solarenergie normalerweise begrenzt sind“, fügen sie hinzu.
3. Geothermische Brunnen in allen Töpfen
Das E.ON-Wärmetauschsystem ist eine Form der Erdwärme, außer dass es die gebaute Infrastruktur nutzt, anstatt neue Erdwärmebohrungen zu bohren.
Der konstruierte Umweltwinkel ist für Berlin geeignet, wo es strenge Vorschriften für Erdwärmebohrungen gibt, da fast die gesamte Trinkwasserversorgung aus Grundwasserquellen innerhalb der Stadtgrenzen erfolgt.
Als erneuerbarer Energieträger ist der Geothermal Award jedoch eine attraktive Auszeichnung. Die Zahl der Geothermie-Bohrungen in Berlin stieg von 132 im Jahr 2004 auf rund 3.500 Mitte 2018.
„Dieser Trend setzt sich fort und ist ein wichtiger Bestandteil des Energiemixes für die zukünftige Nutzung erneuerbarer Energiequellen“, so der Umweltatlas Berlin. „Im Gegensatz zu den meisten anderen erneuerbaren Energiequellen wie Wind-, Wasser- und Sonnenenergie ist Geothermie eine Energieform, die wetter-, zeitzonen- und jahreszeitunabhängig ist. Sie steht praktisch immer zur Verfügung.“
Sicher genug, Scale-up ist im Gange. Das Deutsche Zentrum für Geologische Wissenschaften GFZ hat im vergangenen Dezember aktuelle Informationen zu Erkundungsbohrungen für das neue Projekt GeoFern (Geothermische Fernwärmeversorgung Berlin) bereitgestellt. Dieses Projekt “Bedingungen der klimafreundlichen Fernwärmeversorgung Berlins, saisonaler geotropischer Wasserspeicher.”
„Poröse und tiefe Grundwasserleiter haben ein großes Potenzial für die saisonale Wärmespeicherung“, erklären sie. „Im Sommer kann überschüssige Wärme aus der Produktion von Blockheizkraftwerken und Industrieanlagen aufgenommen und beispielsweise in Form von Warmwasser dorthin gepumpt werden.“
4. Postboot mit Solarenergie
Auf der kleinen Seite der erneuerbaren Energien erwarten Berliner Planer auch, dass Solarmodule eine wichtige Rolle bei der Energiewende der Stadt spielen werden. Im Jahr 2020 erstellte die Stadt einen Masterplan, der obligatorische Dachsolarmodule für neue und bestehende Gebäude vorschreibt, die im Januar 2023 mit dem Einsatz beginnen sollen, und im vergangenen Monat wurde ein gültiges Gesetz verabschiedet.
Wasserstraßen in der Stadt können ebenfalls beteiligt sein. Die Deutsche Post (DHL-Filiale) hat im vergangenen Jahr vorgeschlagen, Pakete mit einem Solarschiff über die Spree zu schicken.
„Dieses Projekt ist Teil eines Verbundforschungsprojekts der Technischen Universität Berlin (TU)“, erklärte die Stadt.
Das Solar Boat Project zielt darauf ab, den Verkehr von städtischen Straßen zu verlagern. Die Auswirkungen auf zusätzliche erneuerbare Energien sind vernachlässigbar, aber eine Flotte solarbetriebener Lieferschiffe kann dazu beitragen, Staus auf städtischen Straßen zu verringern. Wenn alles gut geht, kann das Schiff die Paketfähre noch in diesem Sommer starten.
5. Wasserstoffanschluss
Natürlich wäre der Hinweis auf Erneuerbare Energien in Berlin ohne einen Hinweis auf grünen Wasserstoff nicht vollständig. Auch Vattenfall ist zusammen mit anderen Partnern in der H2 Berlin Initiative auf diesem Gebiet aktiv.
„Berlin hat das Potenzial, Vorreiter bei der nachhaltigen Nutzung von Wasserstoff zu werden“, erklären sie. „So kann beispielsweise aus Haushaltsabfällen grüner Wasserstoff hergestellt werden. Wasserstoff kann auch Energie transportieren und eine mögliche Lösung für das Problem der erneuerbaren Energiespeicherung darstellen.“
Wenn es um grünen Wasserstoff geht, ist meist die Elektrolyse von Wasser das Mittel der Wahl. Der Prozess erfordert jedoch einen erheblichen Einsatz erneuerbarer Energie, und H2 Berlin scheint darauf abzuzielen, grünen Wasserstoff zu produzieren, ohne übermäßig von Wind- und Sonnenenergie abhängig zu sein.
Stattdessen scheint zumindest vorerst der Fokus auf der Gewinnung von Biogas aus Abwasser als Wasserstoffquelle zu liegen. Im vergangenen Frühjahr hat H2 Berlin mit Unterstützung von Graforce, einem Unternehmen, das Plasmaelektrolysetechnologie anbietet, eine Demonstrationsanlage in einer Kläranlage in der Stadt in Betrieb genommen.
„Die Elektrolyse von Wasser benötigt 50 kWh / kg H2, aber die Herstellung von 1 kg Wasserstoff aus Methan erfordert nur 10 kWh oder 20 kWh aus Abwasser“, erklärt Graforce.
Methanverbindung ist der Schlüssel. Die Hauptquelle für Wasserstoff ist heute Methan aus Erdgas, und der Wettbewerb um eine wirtschaftliche Alternative geht weiter.
Bei der Beschaffung von erneuerbarer Energie und Wasserstoff erwägt H2 Berlin den Einsatz von „grünem Wasserstoff“ mit einiger Vorsicht, um seine Lösung von Abwasser zu Wasserstoff zu beschreiben. Sie mögen “hellgrün”. Dies ist wahrscheinlich auf die Verwendung von recyceltem Abfall als Rohstoff zurückzuführen.
In jedem Fall bleibt Wasserstoff hier. In einer bestimmten neuen Giga-Fabrik in Berlin wurde viel getan, um batterieelektrische Fahrzeuge zu bauen, aber das Elektrolysetankwerk in der Siemens-Stadt im ehemaligen Gasturbinenwerk ist im globalen Tempo noch größer.
Als Rekord plant Siemens, die Fabrik mit 100 % erneuerbarer Energie zu betreiben.
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Foto: Plasmaelektrolysezelle (bereitgestellt von Graforce) für eine Anlage von Abwasser zu Wasserstoff in einer Kläranlage in Berlin, Deutschland.
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