Einsatz eines Brennstoffzellensystems auf der Insel Vilm - ein Konzept

Eine Machbarkeitsanalyse für die Energieversorgung der INA Insel Vilm mittels einer Brennstoffzelle unter Berücksichtigung der Aspekte Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit, Durchführbarkeit und Versorgungssicherheit

Das Projekt wurde im Rahmen des Umweltforschungsplans des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und im Auftrag des Umweltbundesamtes durchgeführt.

Im Zuge der Machbarkeitsanalyse für die Energieversorgung der INA Insel Vilm mittels einer Brennstoffzelle wurde unter Berücksichtigung der Aspekte Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit, Durchführbarkeit des Konzeptes und Versorgungssicherheit der technischen Anlagen nach einer optimalen Lösung gesucht.

Die folgenden Randbedingungen wurden berücksichtigt:

  • die Brennstoffzelle sollte mit einem regenerativen Brennstoff oder Wasserstoff betrieben werden.
  • die Brennstoffzelle sollte auf der Insel Vilm stehen.

Dazu wurden die verfügbaren Brennstoffzellensysteme entsprechend der oben angegebenen Kriterien untersucht. Die Untersuchungen ergaben, dass zurzeit keine der verfügbaren Brennstoffzellen als technisch ausgereift zu betrachten ist. Stationäre Brennstoffzellenanlagen der 200-kWel-Klasse befinden sich im Stadium der Pilotprojekte. Eine kommerzielle Serienfertigung ist zurzeit nicht abzusehen. Der oben genannte Status der Entwicklung gilt für die Brennstoffe Erdgas bzw. Wasserstoff; für den Schwachgaseinsatz ist der Entwicklungsstand als noch geringer einzuschätzen. Ein wirtschaftlicher Betrieb ist aufgrund sehr hoher Investitionen und einer noch als zu gering anzusehenden Lebensdauer der verfügbaren Systeme derzeit (noch) nicht möglich.

Deshalb wird im ersten Schritt die Versorgung der INA Insel Vilm durch Motor-BHKW im KWK-Betrieb vorgeschlagen. Als Energieträger für eine nachhaltige und möglichst emissionsarme Energieversorgung der Insel wird Biogas angestrebt, welches mittels einer neu zu installierenden Leitung nach Vilm transportiert werden soll. Als potenzieller Gaslieferant käme die Biogasanlage in Pastitz in Frage.
Optional sollte kurzfristig als weiterer und zugleich innovativer Energiewandler eine Brennstoffzelle im kleinen Leistungsbereich installiert werden. Diese soll als zukunftsweisende Technik einen möglichen Trend der nächsten Jahre verdeutlichen. Zukünftig, nach Kommerzialisierung der Brennstoffzellentechnik und einem dadurch möglichen wirtschaftlichen Betrieb, sollten die Biogas-BHKW durch Brennstoffzellen im entsprechenden Leistungsbereich ersetzt werden. Zusätzliche Vorteile für das Naturschutzgebiet Insel Vilm wären beim zukünftigen Einsatz von Brennstoffzellen der betrieblich bedingte niedrige Lärmpegel sowie die sehr niedrigen Treibhausgas- und sonstigen Schadstoffemissionen.

Die Vorteile eines Biogastransports von der Biogasanlage Pastitz zur Insel Vilm mittels neu zu verlegender Rohrleitung können wie folgt zusammengefasst werden:

  • hohe Versorgungssicherheit durch die Anwendung ausgereifter Techniken
  • Versorgungssicherheit wird zusätzlich, bei Ausfall der Biogasanlage, durch Einbindung der Erdgasleitung in die Biogasleitung gewährleistet
  • dauerhaft geringe Betriebskosten für den Brennstofftransport
  • vollständiger Ersatz der derzeitigen Brennstofflieferungen per Schiff und damit Wegfall der willkürlich anmutenden und hohen Transportkosten und der durch den Transport verursachten CO2-Emissionen
  • Speicherung von Brennstoff auf Vilm entfällt
  • beim Ausfall des Seekabels ist durch den Einsatz von Biogas-BHKW ein komfortabler Notstrombetrieb möglich (Versorgungssicherheit kann durch die Reaktivierung des defekten Kabels oder die Mitverlegung eines zusätzlichen Kabels beim Bau der Gasleitung weiter erhöht werden)
  • Optionen für eine langfristig darstellbare Wasserstoffinfrastruktur bzw. -versorgung sind gegeben.

Der Vergleich der Kriterien ökologische Bewertung, Brennstoffkosten, Versorgungssicherheit und Innovation zeigt, dass der Einsatz von Biogas für eine zukünftige Energieversorgung der Insel Vilm anzustreben ist.

Zur Finanzierung der Biogasleitung sowie der notwendigen Installationen auf Vilm ist ein Betreibermodell mit Kostenbeteiligung der in Frage kommenden Unternehmen weiter zu entwickeln und mit den potenziellen Akteuren zu diskutieren. 

 

Auftraggeber:

          Umweltbundesamt

Partner:

  • FH Stralsund
  • AZES (früher SEA)
  • FhG Umsicht
  • Ingenieurbüro Angelika Koschack

 

Laufzeit: 
01/2002 bis 12/2003
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