REC-Businesspark - Erforschung des ersten österreichischen Erneuerbare-Energie­gemeinschaften Gewerbe- und Industrieparks

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Durch die Zunahme des Anteils erneuerbarer Energien und dezentraler Versorgungs¬strukturen in künftigen Energiesystemen sowie die Verknüpfung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr wird eine Flexibilisierung und digitale Vernetzung im Bereich der Energieversorgung notwendig. Gebäude und Gebäudeverbände eignen sich zur Stabilisierung der Energieversorgung und werden künftig als aktive Knotenpunkte in dezentralen Energiesystemen fungieren. Vor allem Gebäudeverbände, wie Gewerbe- und Industrieparks, die meist einen überdurchschnittlich hohen Energiebedarf aufweisen, spielen dabei eine wesentliche Rolle. Im Zuge des Sondierungsprojekts „REC-Businesspark – Erforschung des ersten österreichischen Erneuerbare-Energiegemeinschaften Gewerbe- und Industrieparks" sollte ein Konzept für die Entwicklung des ersten „Erneuerbare-Energiegemeinschaft Gewerbeparks" Österreichs mit Fokus auf Photovoltaik und Wasserstoff erstellt werden. Um den Einsatz der verschiedenen Energieformen und Technologien (Photovoltaik, Brennstoffzelle etc.) aufeinander abzustimmen, ist ein entsprechendes Betriebsmodell notwendig, dessen Entwicklung ebenfalls einen zentralen Bestandteil des Projekts darstellt.

Im ersten Schritt wurde die Ausgangslage des Gewerbeparks (Bebauungsplan, Zeitplan der Baumaßnahmen etc.) erhoben sowie die technischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen der für das Projekt relevanten Technologien und Maßnahmen (Wasserstofftankstelle, Elektrolyseur, Erneuerbare Energie-Gemeinschaft (kurz E-EGe)) erarbeitet.

Parallel dazu wurden Maßnahmen zur Stakeholdereinbindung durchgeführt. Zwischen dem Projektkonsortium und den für die Umsetzung des Gewerbeparks wesentlichen Stakeholdern wurde über die gesamte Projektlaufzeit ein enger Austausch gepflegt. Darüber hinaus wurden potenzielle Mitglieder der E-EGe identifiziert und deren für die Berechnungen relevanten Daten erhoben. Auf Basis dieser Rahmenbedingungen wurden mehrere Geschäfts-, Betriebs- und Tarifmodelle definiert, die in Folge in Simulationsmodellen abgebildet und analysiert wurden. Das Simulationsmodell für die Berechnung der Energiezuteilung innerhalb der erneuerbaren Energiegemein¬schaft wurde in Python entwickelt. Die Ergebnisse der Python-Berechnungen (Zuteilung des E-EGe-Bezugs) dienen als Grundlage für eine detaillierte Wirtschaftlichkeits-berechnung.

Es wurden Systeme bzw. Anlagen unterschiedlicher Dimensionen analysiert. Die Varianten mit Wasserstofftankstelle inklusive und exklusive Brennstoffzelle beziehen sich auf ein am Markt verfügbares Komplettsystem. Diese beiden Varianten sind eher verbrauchsorientiert. Der Elektrolyseur wurde so dimensioniert, dass dem betrachteten Fuhrpark ausreichend Wasserstoff zur Verfügung gestellt werden kann. Bei der Variante mit einem Wasserstoff-Blockheizkraftwerk liegt der Fokus auf der Erzeugung größerer Strom- und Wärmemengen mit dem Ziel, den Autarkiegrad des Gewerbeparks zu steigern. Zur Bewertung der Wasserstoff-Varianten wurden diese zusätzlich einem Batteriespeichersystem gegenübergestellt.

Die durchgeführten Berechnungen haben gezeigt, dass sich unter aktuellen Rahmenbedingungen das angestrebte Wasserstoffsystem am Standort in Weiz nicht wirtschaftlich umsetzen lässt. Die Rückverstromung des Wasserstoffs lässt sich aufgrund des niedrigen Gesamtwirkungsgrades der gesamten Prozesskette (Wasserstoffproduktion, Speicherung, Rückverstromung) nicht wirtschaftlich darstellen. Auch sehr vorteilhafte Tarifmodelle für den Strombezug aus der E-EGe führen zu keiner Amortisation innerhalb des Betrachtungszeitraums.

Der Einsatz einer Wasserstofftankstelle ohne Brennstoffzelle kann ebenso aus wirtschaftlicher Sicht nicht positiv beurteilt werden. Die kurzen Betriebszeiten aufgrund der geringen benötigten Wasserstoffmengen für den betrachteten Fuhrpark (ca. 3 kg pro Tag) sowie die begrenzte Verfügbarkeit von PV-Strom in den Wintermonaten, ermöglichen keinen wirtschaftlichen Betrieb. Zusätzliche Wasserstoffabnehmer:innen konnten in Weiz nicht identifiziert werden. Weiters sind die von der Stadt Weiz favorisierten Kleinbusse (noch) nicht als Wasserstoffvariante am Markt verfügbar. Eventuell in den nächsten Jahren erhältliche Sonderanfertigungen sind mit erheblichen Zusatzkosten verbunden.

Da sich der im Sondierungsprojekt verfolgte Ansatz zur Nutzung von Photovoltaik-Strom zur Erzeugung von Wasserstoff innerhalb einer Erneuerbaren-Energie-Gemeinschaft als unwirtschaftlich herausgestellt hat, wurde der Ansatz adaptiert. Diese Vorgehensweise wurde gewählt, da einige Teilkonzepte wie beispielsweise die E-EGe, ein großes Potential für die Umsetzung eines Plus-Energie-Gewerbeparks erkennen ließen. Im ursprünglichen Fokusgebiet werden - entgegen der Planung - nicht mehrere KMUs, sondern lediglich ein Großunternehmen angesiedelt. Da Großunternehmen nicht an E-EGe teilnahmeberechtigt sind, wurde der Projektstandort geändert.

Der wesentliche Unterschied zum ursprünglichen Konzept liegt darin, dass anstelle der Wasserstofftankstelle ein Redox-Flow Speicher eingesetzt werden soll, der innerhalb der E-EGe gemeinschaftlich genutzt wird. Die Vorteile der Redox-Flow-Technologie liegen vor allem in der Langlebigkeit (>25 Jahre bzw. >15.000 Ladezyklen), der Wiederverwendbarkeit der Elektrolyte, der Sicherheit (nicht brennbar, temperatur¬unempfindlich) sowie der geringen Selbstentladung und geringen Speicherdegradation. Neben dem Einsatz zur Eigenverbrauchssteigerung innerhalb der E-EGe sollen im Rahmen der nachfolgend angestrebten Umsetzung auch andere Bewirtschaftungsstrategien des Speichers untersucht werden. Beispielsweise wird eine Nutzung des Batteriespeichers für die Bereitstellung von Regelreserve und für die Einkaufsoptimierung an der Strombörse untersucht. Für diese Einsatzfälle soll der Batteriespeicher in einem Flexibilitätspool agieren. Zu Zeiten, an denen eine Unterdeckung im öffentlichen Stromnetz besteht, können PV-Überschüsse als positive Regelenergie vermarktet und damit die Wirtschaftlichkeit des Speichers gesteigert werden. Zu Zeiten, an denen das öffentliche Stromnetz einen Überschuss aufweist, besteht die Möglichkeit, negative Regelenergie zu beziehen.

Zur Abklärung offener Fragestellungen und zur Gewährleistung der weiteren begleitenden Forschung wurde eine Umsetzung im Rahmen eines „Stadt der Zukunft – Demonstrationsprojekts" angestrebt. Eine Einreichung im Zuge der 8. Ausschreibung wurde positiv beurteilt. Das Umsetzungsprojekt „Erneuerbare-Energie-Gemeinschaft Gewerbepark Energiestraße und Werksweg Weiz" (EnErGie Werk Weiz) wird Anfang 2022 starten.

Projektleitung

Weizer Energie- Innovations- Zentrum GmbH

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• 4ward Energy Research GmbH
• Reiterer & Scherling GmbH

Weizer Energie- Innovations- Zentrum GmbH
Rafael Bramreiter, MSc
Franz-Pichler-Straße 30
A-8160 Weiz
Tel.: +43 (3172) 603-1121
E-Mail: rafael.bramreiter@innovationszentrum-weiz.at
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