Bei der vom CleanEnergy Project organisierten Veranstaltung „Smart Cities – Die nachhaltige Stadt des 21. Jahrhunderts“ im Rahmen der Ausstellung „Hydrogen & Fuel Cells“ auf der Hannover Messe am Donnerstag, den 11. April 2013, gingen Experten der Frage nach, was die Stadt der Zukunft auszeichnet und welche Rolle der Energieträger Wasserstoff innerhalb eines Gesamtkonzepts spielen könnte.
In der Stadt von morgen werden mehr Menschen leben und sie werden älter sein. Gleichzeitig wird die Vernetzung von realer und virtueller Welt zunehmen. Neue Mobilitätsstrukturen und Formen der Produktion und Energieversorgung werden notwendig sein, um die Emissionen, die durch das städtische Leben entstehen, massiv zu verringern.
Anhand des Vergleichs der Landkarte von Dänemark in den Jahren 1980 und 2005 veranschaulichte Dr. von Helmolt vom Bundesverband Smart City e.V., der den ersten Vortrag zum Thema „Smart City – intelligentes Zusammenspiel der Themen Energie, Mobilität und Stadtentwicklung“ hält, den Wandel in der Energieerzeugung. Während 1980 nur ein paar große Punkte zu sehen sind, welche die traditionellen, mit fossilen Kraftstoffen betriebenen Großkraftwerke bezeichnen, ist die Karte im Jahr 2005 übersät von kleinen Pünktchen, die dezentrale Energieerzeugungsanlagen und einzelne Windräder symbolisieren. Mit diesen Mitteln können sich heute Haushalte, Unternehmen und Gemeinden völlig autark und zu 100 Prozent aus lokal verfügbaren erneuerbaren Energien versorgen.
Die Frage, ob dies in Zukunft auch auf Großstädte wie Frankfurt zutrifft, verneinte Dr. von Helmolt aber. „Hier ist eine systemisch optimierte Vernetzung von Stadt und Land mit einer gemeinsamen Zielsetzung die sinnvollere Lösung“, erklärte er. In diesem Zusammenhang kommt dann auch der Wasserstoff ins Spiel − als Speichermedium für regenerativ erzeugte Energie. Der durch Elektrolyse erzeugte Wasserstoff kann entweder zu einem späteren Zeitpunkt rückverstromt werden oder aber als Treibstoff für Fahrzeuge dienen. „Diese Brennstoffzellenautos ermöglichen elektrische Mobilität ohne Einschränkung bezüglich Reichweite, Fahrzeuggröße und Funktionalität und können in drei Minuten aufgetankt werden“, schwärmte von Helmolt, der auch bei Opel/General Motors in der Fahrzeugentwicklung tätig ist. Sein Fazit: die Koordination dieser drei Kernthemen – Stadtentwicklung, Energie und Mobilität – stellt die Herausforderung der nachhaltigen Stadt der Zukunft dar.
Die Stadt Herten im Ruhrgebiet, noch 1995 größte Bergbaustadt in Europa, stellt sich dieser Herausforderung bereits heute und von ihren Erfahrungen dabei berichtete Dieter Kwapis vom Wasserstoff-Kompetenzzentrum Herten auf der CleanEnergy Project-Veranstaltung. Das Ruhrgebiet, eines der größten Ballungszentren Europas und die Wiege der deutschen Energieerzeugung mit zahlreichen Kohleabbaugebieten, ist seit einigen Jahren dabei, den Strukturwandel aktiv voranzutreiben. Ehemalige Kohlezechen sind nun Kulturzentren und die fossilen Energien, die einst das Hauptstandbein der Region waren, sollen durch saubere Technologien abgelöst werden. So entwickelt sich das Ruhrgebiet kontinuierlich zu einem internationalen Zentrum der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Das Wasserstoff-Kompetenzzentrum Herten wurde 2009 eröffnet, im April 2013, kurz vor der Hannover Messe, wurde die Windkraft-Elektrolyse in Betrieb genommen.
„Mit der Kombination aus einem Windrad, das außerhalb des Zentrums steht und einem Wasserstoffspeicher mit einem Fassungsvermögen von 500 Kilogramm können wir das Zentrum komplett CO2-neutral mit Energie versorgen“, erzählte Herr Kwapis stolz. „Wir können die Anlage sowohl im Inselbetrieb als auch netzparallel betreiben – in diesem Fall beziehen wir unseren Strom von den Stadtwerken. So können wir Unternehmen ermöglichen, die Anlage für Tests, etwa zu Speichertechnik, zu nutzen. Über eine Simulation verfolgen wir den Lastgang in Echtzeit. Hier sehen wir, ob Stromerzeugung durch die Windkraftanlage und -verbrauch im Zentrum übereinstimmen. Über ein Brennstoffzellen-Verbrennungsmotor-Hybridsystem können wir bei Bedarf Wasserstoff in Elektrizität umwandeln und in das Zentrum einspeisen. Zusätzlich haben wir eine Lithium-Ionen-Batterie, die als Kurzfristspeicher fungiert und Strom für die ersten Minuten des Inselbetriebs liefert.
In der Podiumsdiskussion, an der neben den beiden Referenten auch Christian Tuchel von der Linde AG, Michael Weber von der Energieagentur Nordrhein-Westfalen und Benjamin Reuter von der Wirtschaftswoche teilnahmen, wurde die Frage diskutiert, wie die Bevölkerung in die vorgestellten Prozesse einbezogen werden sollte. Christian Tuchel berichtete über Erfahrungen in der Stadt Hamburg, wo Bürger mit Fragebögen zu ihrer Wahrnehmung der Brennstoffzellen-Busflotte im öffentlichen Nahverkehr befragt wurden. Die Akzeptanz war in diesem Bereich sehr hoch. Auch Benjamin Reuter und Michael Weber bestätigten, dass die Wasserstoff-Technologie als sicher und nicht mit störenden Nebeneffekten belastet angesehen wird und daher nicht mit Widerstand von Bürgern zu rechnen ist, wie er etwa im Bereich der Windkraft oder der Kohlenstoffdioxidspeicherung auftritt. „Doch nicht für alles, was die Leute gut finden, sind sie auch bereit zu zahlen“, warf Dr. von Helmolt ein. „Das beobachten wir bei den Elektrofahrzeugen und bei Brennstoffzellenautos wird ein ähnliches Szenario erwartet.“
„Mit der Kombination aus einem Windrad, das außerhalb des Zentrums steht und einem Wasserstoffspeicher mit einem Fassungsvermögen von 500 Kilogramm können wir das Zentrum komplett CO2-neutral mit Energie versorgen“, erzählte Herr Kwapis stolz. „Wir können die Anlage sowohl im Inselbetrieb als auch netzparallel betreiben – in diesem Fall beziehen wir unseren Strom von den Stadtwerken. So können wir Unternehmen ermöglichen, die Anlage für Tests, etwa zu Speichertechnik, zu nutzen. Über eine Simulation verfolgen wir den Lastgang in Echtzeit. Hier sehen wir, ob Stromerzeugung durch die Windkraftanlage und -verbrauch im Zentrum übereinstimmen. Über ein Brennstoffzellen-Verbrennungsmotor-Hybridsystem können wir bei Bedarf Wasserstoff in Elektrizität umwandeln und in das Zentrum einspeisen. Zusätzlich haben wir eine Lithium-Ionen-Batterie, die als Kurzfristspeicher fungiert und Strom für die ersten Minuten des Inselbetriebs liefert.
Schon einige Jahre vor der Eröffnung wurde eine Potenzialanalyse in Auftrag geben, welche die Möglichkeiten der Entwicklung neuer Technologien aus dem Wasserstoff- und Brennstoffzellenbereich, insbesondere auch für die Beschäftigungsentwicklung der Stadt, einschätzte. Darauf aufbauend entstanden Projekte wie die Wasserstofftankstelle und die HYCHAIN-Flotte von brennstoffzellenbetriebenen Kleinbussen für den öffentlichen Nahverkehr. In Zukunft soll in Herten voraussichtlich auch eine professionelle Wasserstoffbetankung nach CP-Standard aufgebaut werden.
In der Podiumsdiskussion, an der neben den beiden Referenten auch Christian Tuchel von der Linde AG, Michael Weber von der Energieagentur Nordrhein-Westfalen und Benjamin Reuter von der Wirtschaftswoche teilnahmen, wurde die Frage diskutiert, wie die Bevölkerung in die vorgestellten Prozesse einbezogen werden sollte. Christian Tuchel berichtete über Erfahrungen in der Stadt Hamburg, wo Bürger mit Fragebögen zu ihrer Wahrnehmung der Brennstoffzellen-Busflotte im öffentlichen Nahverkehr befragt wurden. Die Akzeptanz war in diesem Bereich sehr hoch. Auch Benjamin Reuter und Michael Weber bestätigten, dass die Wasserstoff-Technologie als sicher und nicht mit störenden Nebeneffekten belastet angesehen wird und daher nicht mit Widerstand von Bürgern zu rechnen ist, wie er etwa im Bereich der Windkraft oder der Kohlenstoffdioxidspeicherung auftritt. „Doch nicht für alles, was die Leute gut finden, sind sie auch bereit zu zahlen“, warf Dr. von Helmolt ein. „Das beobachten wir bei den Elektrofahrzeugen und bei Brennstoffzellenautos wird ein ähnliches Szenario erwartet.“Dass es in Zukunft, wenn man eine weitgehend durch erneuerbare Energiequellen bereitgestellte Energieversorgung erreichen möchte, nicht ohne Stromspeicher gehen wird, da waren sich die Diskussionsteilnehmer einig. Denn dafür muss wegen der Volatilität der Erzeugung wesentlich mehr Kapazität installiert werden, als im Spitzenbedarf benötigt wird. „Wasserstoff ist hier eine der möglichen Speicherlösungen, die sich aufgrund ihrer großen Speicherdichte anbietet“, erläuterte Weber. „Die Speicherung von Erdgas in Kavernen, die nach dem gleichen Prinzip wie die Wasserstoffspeicherung funktioniert, wird ja auch schon seit vielen Jahren praktiziert“, fuhr er fort. „Es handelt sich dabei also um eine absolut beherrschte Technologie.“
Franziska Buch
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