Energiesystem - Für das Gelingen des Mammutprojekts Energiewende gibt es keinen Königsweg. Damit das Vorhaben ein Erfolg wird, müssen viele Hebel zeitgleich bewegt werden. Ein Weg ist die Kraft-Wärme-Kopplung. Ein anderer Weg ist die Umwandlung von Strom in Wasserstoff. Die Hannover Messe zeigt den Stand der Technik.
Die Zukunft ist dezentral. Mit dem Umbau der Energieerzeugung in Deutschland entsteht langfristig eine neue Struktur: Wind-, Solar- und Biomassekraftwerke sowie KWK-Aggregate ersetzen viele Großkraftwerke und regionalisieren die Strom- und Wärmeerzeugung. Dezentralität ist auch ein Schwerpunkt der Energy, die im Rahmen der Hannover Messe vom 13. bis 17. April in der niedersächsischen Landeshauptstadt stattfindet.
Für viele Industrie- und Gewerbebetriebe ist die Energiewende eine gute Gelegenheit, Kosten zu sparen oder sogar Einnahmen zu generieren. Sei es durch einen neuen Anbieter für Strom, Wärme oder Dampf, sei es durch Eigenerzeugung oder sei es durch die Bereitstellung von Regelenergie für den Stromnetzbetreiber. »Wir erwarten auf der Energy ein starkes Interesse an Lösungen für den Ausbau der dezentralen Energieversorgung«, sagt Marc Siemering, Geschäftsbereichsleiter bei der Deutschen Messe, und ergänzt: »Diese spielen bei der Transformation der Energiesysteme eine entscheidende Rolle.«
»Der Bereich dezentrale Energieversorgung ist in den vergangenen Jahren analog zum großen Interesse stark gewachsen, wobei sich insbesondere die Industrie immer mehr für die Nutzung innovativer Gesamtlösungen interessiert, um dem Kostendruck zu begegnen«, sagt Siemering. Bis 2020 soll der KWK-Anteil an der Stromerzeugung in Deutschland auf 25% steigen. Dieses Ziel der Bundesregierung ist noch in weiter Ferne. Das geht aus dem Evaluierungsbericht des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes hervor, den Experten Ende 2014 vorlegten.
Der Anteil der KWK an der gesamten Nettostromerzeugung in Deutschland beträgt demnach heute rund 16,2%. Der Anteil der KWK-Wärme am Wärmemarkt bis 300°C beträgt den Angaben zufolge rund 20%. Bereits heute spart die KWK den Angaben zufolge gegenüber der ungekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung rund 56 Millionen Tonnen CO2 ein. Bei einer Erschließung weiterer KWK-Potenziale sind gegenüber heute weitere Einsparungen möglich, auch wenn das zukünftige Stromerzeugungssystem durch den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien geprägt sein wird.
Aus der Evaluierung geht hervor, dass KWK gegenüber ungekoppelten Systemen in bestimmten Anwendungsfällen betriebs- und volkswirtschaftliche Vorteile aufweist. Auch deshalb wurden für den weiteren KWK-Ausbau große Potenziale identifiziert. Diese liegen hauptsächlich im Bereich der allgemeinen Versorgung beziehungsweise Fernwärme und der Industrie. In Gebieten ohne Fernwärmeanschluss weisen auch Objekt-KWK-Anlagen zusätzliche Potenziale auf. Das Gesamtpotenzial für die KWK-Stromerzeugung beträgt je nach Betrachtung zwischen etwa 170 TWh/a und 240 TWh/a, heißt es in der Untersuchung der Beratungsgesellschaft Prognos und des Fraunhofer IFAM. »Der von unseren BHKW-Kompaktmodulen erzeugte Strom kann fast immer direkt vor Ort für die Produktion eingesetzt werden«, sagt Wilhelm Meinhold von Sokratherm, einem der Aussteller auf der Energy. »Auf der Wärmeseite zeigt die Erfahrung, dass der Bedarf in vielen Fällen von den Standardwerten der BHKW mit Heizungswassertemperaturen von 90 beziehungsweise 70°C abweicht.«
Die industrielle Praxis hält laut Meinhold vielfältige Nutzungsoptionen bereit. Bei der sogenannten Heißkühlung wird zum Beispiel durch eine spezielle Auslegung der Wärmetauscher ein Temperaturniveau von 95°C erzeugt. Heißkühlung kommt vermehrt für industrielle Prozesswärme, beispielsweise in der Galvanik, zur Anwendung. Eine weitere Option ist die Erzeugung von Dampf aus der bis zu 600°C heißen BHKW-Abgaswärme.
Die Energy umfasst die Messehallen 11 bis 13 sowie 27 und Teile des Freigeländes. Neben Technologien zur Erzeugung von Strom, Wärme und Kälte rücken auf der Energy die Systemdienstleistungen für den sicheren Betrieb der Stromnetze immer mehr in den Fokus. Dezentrale Erzeugungsstrukturen erweisen sich mit ihrem systemimmanenten Flexibilitätspotenzial bei einer Kopplung zu virtuellen Kraftwerken als die idealen Partner für den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien.
In Halle 27 präsentieren die Aussteller den aktuellen Stand der Windenergieanlagen-Technik. Oberflächen von Windenergieanlagen stehen unter Dauerstress. Rotoren, Gondeln und Türme müssen über lange Laufzeiten ständig wechselnden Witterungsverhältnissen trotzen. Zudem unterliegen Flügelspitzen, Getriebe oder Windnachführungssysteme dauerhaften mechanischen Belastungen. Um den Verschleiß von Bauteilen und deren Oberflächen weiter zu minimieren, bedarf es innovativer Beschichtungskonzepte.
»Mit unseren Verfahren beschichten wir Bauteile, um sie vor Verschleiß und Korrosion zu schützen oder ihren Oberflächen besondere Eigenschaften zu verleihen«, erklärt Dr. Hartmut Sauer, Geschäftsführer der AHC Oberflächentechnik GmbH mit Sitz in Kerpen. Zwar seien die Hauptabnehmer bisher die Automobilindustrie und der Maschinenbau, doch gewönnen Windenergie und deren Anlagenkomponenten für AHC eine immer größere Bedeutung.
»Wir tragen mit unserem Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer der Anlagenkomponenten bei«, erläutert Sauer: »Zum Beispiel haben wir Flügelspitzen für Windturbinen mit einem speziellen Verfahren beschichtet, um die Aluminiumoberflächen vor Korrosion und mechanischen Beschädigungen zu schützen. Oder wir entwickelten eine reibungserhöhende Schicht für Kupplungshülsen von Rotoren. Um den Verschleißschutz zu erhöhen, beschichteten wir Kupplungsnaben aus Stahl mit Chemisch Nickel.«
Das Potenzial sei bei Weitem noch nicht ausgeschöpft. Gerade im Bereich des Korrosions- und Verschleißschutzes von Leichtmetallen wie Aluminium, Magnesium oder Titan sehe er Optimierungspotenziale.
In Halle 27 können sich die Messebesucher zudem über Speichertechnologien informieren. »Wir setzen künftig auf die Erzeugung von Wasserstoff«, sagt Bernd Bartels von Beba H2 Speichersysteme, die PEM-Elektrolyseure mit einer Leistung von zwei MW installiert.
»Mit dem stets zunehmenden Anteil von erneuerbaren Energien brauchen wir mehr und mehr die Umwandlung des grünen Stroms in Wasserstoff, der entweder in der Industrie oder in der Mobilität verwertet wird«, so Bartels. Das Unternehmen ist einer von über 150 Ausstellern, die sich in Halle 27 präsentieren.
Dort wird auch das Energiespeicherprojekt Energiepark Mainz vorgestellt, an dem sich Linde zusammen mit den Stadtwerken Mainz, Siemens und der Hochschule RheinMain beteiligt.
In dem im Mai 2014 gestarteten Pilotvorhaben wird Wasserstoff durch Strom hergestellt. Anschließend wird der Wasserstoff vor Ort gelagert, in Tankwagen gefüllt oder zur späteren Strom- oder Wärmeerzeugung direkt ins Erdgasnetz eingespeist.
Aber nicht nur Wasserstoff wird als Brennstoff und Speichermedium hoch gehandelt, auch andere Technologien stehen zur Disposition: Lithium-Ionen-Batterien solo oder eine Kombination von Lithium-Ionen- mit Redox-Flow-Vanadium-Batterien werden derzeit an mehreren Standorten als Großspeicher getestet. Welche Speichertechnologie am Ende die Nase vorne haben wird, hängt letztlich auch von den Kostenreduktionspotenzialen ab.
In Halle 27 präsentieren Austeller auch die Fortschritte der Elektromobilität. »Sie ist das einzige Ausstellungsformat, das die Aspekte der Infrastruktur, der erneuerbaren Energien, der Informationstechnik und der Technologien elektrischer und hybrider Antriebssysteme bis hin zu Wasserstoffkonzepten vereint«, so die Messegesellschaft. Neben der erneuerbaren und konventionellen Energieerzeugung und -verteilung geht es auf der Energy nach Angaben der Messegesellschaft erstmals auch um die Themen Umwelttechnik und Ressourceneffizienz. In erster Linie handelt es sich den Angaben zufolge um Technologien, Verfahren und Komponenten für industrielle Abluftreinigung und Luftreinhaltung, Wasser- und Abwasserbehandlung sowie Energie- und Ressourceneffizienz in der Produktion.
Effiziente Beleuchtung und Belüftung sowie Restwärmenutzung aus Abwasser und Abluft sind ein wichtiger Hebel zur Steigerung der Energieeffizienz.
»Mit dem neuen Ausstellungsbereich in der Halle 13 schöpfen wir die Synergien zwischen den Energie- und Umweltthemen optimal aus«, sagt Marc Siemering von der Deutschen Messe und ergänzt: »Die Unternehmen haben so die Möglichkeit, sich im starken Umfeld der weltweit größten Messe für Energietechnologien zu präsentieren und aufzuzeigen, wie künftig sowohl ökonomisch als auch ökologisch effizient produziert werden kann.«
Diesmal ist Indien das Messepartnerland. Wie kam es dazu, und wie ist Indien auf dem Messegelände sichtbar?
Vor allem drei Gründe gaben den Ausschlag für die Wahl: die nach wie vor stark wachsende indische Wirtschaft, die langjährigen Beziehungen zwischen Unternehmen und die positiven Erfahrungen mit Indien als Partnerland der Hannover Messe 2006. Indien möchte das Wirtschaftswachstum vorantreiben und öffnet sich weiter für ausländische Investoren.
Die Bundesregierung hat Indien im vergangenen Jahr rund eine Milliarde Euro an Krediten zugesagt.
Das Geld soll vor allem für die Bereiche Energieeffizienz, erneuerbare Energien und nachhaltige Ressourcennutzung verwendet werden.
Der indische Ministerpräsident Narendra Modi wird die Messe gemeinsam mit der Bundeskanzlerin eröffnen. Unter dem Slogan Make in India wirbt Modi dabei für die Modernisierung der Fabriken und Infrastruktur.
Die Messe im Allgemeinen und die Energy im Besonderen sind sehr umfangreich. Wie behalten die Besucher da am besten die Übersicht?
Die Hannover Messe ist eine klar strukturierte Messe, auf der die Besucher sich gut zurechtfinden. Das Gleiche gilt für die Energy, die sich in die Bereiche Erzeugung, Speicherung und Mobilität in Halle 27 sowie in die Bereiche Übertragung und Verteilung in den Hallen 12 und 13 gliedert.
Welche Merkmale hat statistisch gesehen der typische Energy-Besucher, und wie fließen diese Erkenntnisse in die Messeplanung ein?
Die meisten Energy-Besucher kommen aus den Bereichen Verarbeitendes Gewerbe und Energiewirtschaft. Für unsere Messeplanung befragen wir in erster Linie die uns beratenden Unternehmen aus der Ausstellerschaft, aber natürlich fließen auch die Erkenntnisse aus der Besucherbefragung in unsere Planungen ein.
Sie leiten seit dem vergangenen Jahr die Abteilung Energy innerhalb der Messegesellschaft Deutsche Messe. Wie lautet ihre bisherige Bilanz?
Die Energiethemen sind wichtiger Bestandteil der Hannover Messe. Dabei sind Messen auch immer Spiegel der Märkte. Da der Energiemarkt zurzeit einem starken Wandel hin zu dezentralen Versorgungslösungen unterworfen ist, stehen auch wir vor spannenden Herausforderungen. Ich bin sehr zuversichtlich, dass wir die Energiethemen auf der Hannover Messe in den nächsten Jahren weiter ausbauen werden und damit die weltweit größte Messe für Energietechnologien bleiben.
Sie sind in Südafrika aufgewachsen. Was denkt man dort über die deutsche Energiewende?
Südafrika ist ein Land mit vielen regenerativen Energieressourcen, von daher schaut man gespannt auf die Entwicklung in Deutschland. Bisher leidet Südafrika unter der herrschenden Energiekrise. Der staatliche Energiekonzern Eskom muss immer häufiger den Strom abstellen, um die alten und maroden Netze nicht zu überlasten. Um langfristig zu wachsen, muss die Regierung diese Herausforderungen in den Griff bekommen.
