Für die Stadtwerke Kiel untersuchte das Team vom Hamburg Institut in einer Machbarkeitsstudie, ob und wie die Eigenproduktion von Wasserstoff mittels Elektrolyse zur Spitzenlastversorgung in einer klimaneutralen Fernwärmeversorgung eingesetzt werden kann.
Hintergrund & Aufgabe
Die Stadtwerke Kiel verfolgen das Ziel, bis zum Jahr 2035 die Fernwärmeversorgung vollständig zu dekarbonisieren. Dabei gilt es jedoch, die Versorgungssicherheit weiterhin ganzjährig sicherzustellen und gleichzeitig kosteneffizient zu operieren. Um zu prüfen, ob und wie Wasserstoff zur Deckung des Spitzenlastbedarfs selbst produziert und eingesetzt werden könnte, haben die Stadtwerke Kiel eine Machbarkeitsstudie in Auftrag gegeben.
Ziel war, einerseits eine ökonomisch sinnvolle Auslegung von Elektrolyseuren und Großwärmepumpen zu identifizieren und anderseits ein technisch machbares Konzept zu entwickeln, das die strukturellen Rahmenbedingungen vor Ort und die am Markt verfügbaren Anlagen berücksichtigt.
Inhalt & Herangehensweise
In der Studie wurde untersucht, ob und wie die Eigenproduktion von Wasserstoff mittels Elektrolyse zur Spitzenlastversorgung in einer klimaneutralen Fernwärmeversorgung eingesetzt werden kann. Dazu wurden die Wasserstofferzeugung, -speicherung und -nutzung sowie die mögliche Abwärmenutzung mit Wärmepumpen in einem Modell des Fernwärmesystems abgebildet und grob dimensioniert.
Anhand von Recherchen der aktuell am Markt verfügbaren Anlagen erfolgte die Beschreibung der nötigen Komponenten des komplexen Systems sowie die Abschätzung ihrer Wirtschaftlichkeit für den Anwendungsfall.
Folgende Aspekte umfasst die Machbarkeitsstudie:
- Bestandsaufnahme: Definition der Anforderungen an die geplante Anlage und Rahmenbedingungen
- Grobdimensionierung mittels Investitionsoptimierung: Erarbeitung einer Empfehlung zur benötigten Leistung der Großwärmepumpen- und Elektrolyseur-Module
- Marktübersicht Elektrolyseure: Zusammenstellung am Markt verfügbarer Elektrolyseur-Modelle und für den Anwendungsfall relevanter Parameter
- Marktübersicht Großwärmepumpen: Zusammenstellung von Wärmepumpen-Modellen, die für den Betrieb hinter Elektrolyseuren geeignet sind.
- Kombiniertes Auslegungskonzept und Infrastruktur: Visualisierung einer Übersicht zum möglichen Anlagenkonzept und weiterer nötiger Komponenten
- Wirtschaftlichkeit: Prüfung der ökonomischen Machbarkeit des Konzepts anhand von Wasserstoff- und Wärmegestehungskosten