Archiv der Kategorie ‘Wärmeerzeugung und Speicherung‘

 
 

Wirtschaftliche Wasserstoff-Produktion in Deutschland möglich

Studie zitiert bei Ingenieur.de  06.11.2020

Wasserstoff gilt als wichtiger Trägerstoff für das Gelingen einer Energiewende. Sein Manko: Bisher wird in Deutschland zu wenig davon produziert, der Import ist günstiger. Jetzt belegt eine Studie: Eine wirtschaftliche Herstellung von grünem Wasserstoff ist auch hierzulande möglich.

Gasförmige Energieträger sind fundamentaler Bestandteil der Energiewende. Das hat die Politik unter anderem mit der Verabschiedung der Nationalen und Europäischen Wasserstoffstrategie im Sommer diesen Jahres deutlich gemacht. Unbeantwortet bleibt indes die Frage, wie die ausreichende Versorgung des deutschen Marktes mit Wasserstoff sichergestellt werden soll. Die Politik setze dabei zu sehr auf Importe aus dem Ausland kritisieren die Autoren einer gemeinsamen Studie des Wuppertal Instituts und der DIW Econ GmbH. Ihr Resümee: Eine konkurrenzfähige Wasserstoff-Produktion ist auch in Deutschland möglich – mit deutlich positiven Effekten auf die heimische Wertschöpfung und den deutschen Arbeitsmarkt.

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Wasserstoff wichtig für Wärmewende im privaten Heizungskeller

Nicht nur als Energieträger für die Industrie, auch für das Gelingen der Wärmewende in deutschen Heizungskellern spielt Wasserstoff eine tragende Rolle. „CO2-neutrale Brennstoffe wie Wasserstoff in Kombination mit einem breiten Portfolio an Gasheiztechnologien sind neben weiteren Effizienztechnologien ein wichtiger Baustein zur Erfüllung des European Green Deal“, so Andreas Lücke, Sprecher der Initiative Brennstoffzelle (IBZ) und Hauptgeschäftsführer des Bundesverbandes der Deutschen Heizungsindustrie (BDH) im Rahmen des „Innovationsforum Wasserstoff & Brennstoffzelle“ Ende Oktober in Berlin. Heute noch mit Erdgas betrieben, könnten Brennstoffzellenheizungen zukünftig direkt CO2-neutralen Wasserstoff aus dem Gasnetz beziehen und Gebäude zuverlässig mit Strom und Wärme versorgen.

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Solarthermie contra Photovoltaische Wärmeerzeugung

Die Erzeugung von Warmwasser erfolgt heutzutage überwiegend mit Solarthermieanlagen. Bei Sonnenstrahlung wird die Wärme in Sonnenkollektoren aufgenommen und das erwärmte Wasser über eine Umwälzpumpe in einen Pufferspeicher transportiert.

In dem verlinkten Vortrag wird im Besonderen auf das Verkalkungsproblem der thermischen Anlage eingegangen, mit dem der Autor des Vortrages Erfahrungen gemacht hat.

Bei kontinuierlicher Sonneneinstrahlung steigt die Wassertemperatur im Boiler stetig an und kann dabei Temperaturen bis 100°C erreichen.
Da das Brauchwasser in der Regel kalkhaltig ist, erfolgt im Pufferspeicher immer eine Kalk-Ausscheidung. Der Kalk lagert sich dabei abhängig vom verwendeten Typ des Pufferspeichers entweder an den Innenoberfläche des Pufferspeichers und an der Außenoberfläche des Wärmetauschers oder alternativ an der Innenoberfläche der Rohrschlange ab.

Durch die Kalkablagerung wird die Übertragung der Wärme deutlich reduziert bzw. kann zum Ausfall der Warmwasserversorgung durch Verstopfung der warmwasserführenden Leitungen führen.

Da in der Regel an heißen Sommertagen wenig  Warmwasser verbraucht wird, bzw. Heisswasser im Überfluss bereit steht, kann der Kalk nahezu zu 100% ausfallen und damit den Aufwand für eine anstehende Wartung des Systems (Entkalkung) deutlich erhöhen.

Die Möglichkeit das Wasser mit dem Strom einer PV-Anlage durch einen Heizstab (Tauschsieder) oder einer Wärmepumpe sonnengesteuert im Warmwasserspeicher zu erwärmen war bisher aufgrund der hohen Kosten der PV-Anlagen und der hohen Einspeisevergütung nicht wirtschaftlich. Die Anlagekosten und die Einspeisevergütung sind in den letzten Jahren stark gesunken, so dass der möglichst hohe Eigenverbrauch des PV-Stromes wirtschaftlich sinnvoll ist und somit auch die Wärmeerzeugung mit dem PV-Strom

Vorteile der PV-Wärme sind der einfache Aufbau, nur Stromkabel von der Anlage zum Boiler, keine Umwälzpumpen mit aufwändiger Steuerung, keine wärmeisolierten Leitungen, kein Frostschutz ist nötig, die Temperatur des Brauchwassers kann genau auf den gewünschten Wert von z.B. 60° eingestellt werden. Außerdem kann der PV-Strom auch anderweitig genutzt werden (Licht, Fernseher, Kühlschrank, Elektroauto, …) und der Überschuss kann gegebenenfalls in das öffentliche Stromnetz eingespeist (verkauft) werden.

Dem steht der Nachteil entgegen, dass für die gleiche erzeugte Wärmemenge der Flächenbedarf für die PV-Module ca. 2- bis 3-mal so groß ist wie bei dem thermischen Kollektor und u.U. die vorhandene Dachfläche nicht ausreicht. Diesen Nachteil könnte man allerdings mit einer Wärmepumpe (Leistungszahl >3) wieder ausgleichen.

Vortrag_Solarthermie_korr_WR-GF

 

Sektorenkopplung Klimaschutz mit Strom für Wärme und Verkehr

Deutsche Umwelthilfe  Hintergrundpapier 10.1.2017

In diesem Hintergrundpapier wird der Klimanutzen verschiedener Optionen zur Nutzung von Strom zur Wärmeerzeugung und von Strom in der Mobilität  diskutiert:.

Die Beschlüsse der Klimakonferenz in Paris vom Dezember 2015 erfordern eine Reduktion der THG-Emissionen um 95 Prozent bis 2050. Neben dem Stromsektor müssen daher bis 2050 auch die Energieverbrauchssektoren Wärme und Verkehr treib hausgasneutral werden. Dazu müssen zunächst Effizienzmaßnahmen ergriffen werden, um den bisherigen Energieverbrauch in allen drei Sektoren deutlich zu reduzieren. Der verbleibende Energiebedarf wird zum größten Teil aus erneuerbaren Energien gedeckt werden müssen. Neben den direkt einsetzbaren Energien wie Solarthermie oder Biomasse ist dazu erneuerbarer Strom vor allem aus Sonne und Wind erforderlich. Hierfür müssen die Sektoren Wärme und Verkehr mit dem Stromsektor „gekoppelt“ werden. Sektorenkopplung wird außerdem als Flexibilitätsoption zur Stabilisierung eines Stromsystems mit großen Anteilen fluktuierender Stromerzeugung diskutiert.

Das vorliegende Hintergrundpapier beschreibt die Voraussetzungen und Chancen der Kopplung der Bereiche Wärme und Verkehr mit dem Stromsektor

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Heiße Steine (als Speicher) sind effizienter als Brennstoffzellen

30 Megawattstunden Strom soll ein Speicher in 1.000 Tonnen Vulkangestein speichern können. Die einfache Technologie ist mit 45 Prozent Effizienz besser als die Speicherung mit Wasserstoff und Brennstoffzelle. Was würde das für die Energiewende bedeuten?

In Hamburg-Altenwerder hat die Siemens-Tochtergesellschaft Siemens Gamesa einen neuen Energiespeicher in Betrieb genommen,, der mit einfacher Technik Strom als Wärme speichert und später über eine Dampfturbine wieder Strom gewinnt. In der Anlage, die auf dem Gelände einer Aluminiumhütte aufgebaut wurde, wird mit heißer Luft ein Speicher mit 1.000 Tonnen Vulkangestein auf rund 750 Grad Celsius aufgeheizt.

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Heizen mit Solarstrom

Photovoltaik wird immer billiger und vor allem – die Einspeisevergütung sinkt. Im Vergleich zu einer Öl- oder Gasheizung wird bald der Punkt überschritten sein, ab dem es sich lohnt, den Solarstrom entweder direkt über eine Art Tauchsieder oder indirekt über eine Wärmepumpe zum Heizen zu verwenden. hier lesen