Repowering von Windparks zur regenerativen Wasserstofferzeugung für die Mobilität

Abstract

Die Nachfrage nach Energie ist im Steigen. Konventionelle Ressourcen zur Bereitstellung von Energie sind im Sinken.<br />Ressourcenverknappung und Klimawandel sind problematische Folgeerscheinungen. Der sparsamere Umgang mit dem Gut Energie, die signifikante Steigerung der Energieeffizienz und der Umstieg auf erneuerbare Energieformen scheint unumgänglich. Besonders ist dies bei der Mobilität angezeigt.<br />Windenergie ist eine wieder aufstrebende Energieform. Sie hat große technische Potentiale. Auch die Wirtschaftlichkeit ohne Förderungen dürfte schneller erreicht werden als ursprünglich angenommen. Ein Nachteil der Windenergie ist die Volatilität des Dargebots. Für erneuerbare Energien ist Wasserstoff ein Sekundärenergieträger.<br />Strom aus Wind kann mittels Elektrolyse in Form von Wasserstoff gespeichert werden. Die Handhabung von Wasserstoff ist seit Jahrzehnten erprobt.<br />In dieser Arbeit werden die Betriebsdaten von zwei bestehenden Windkraftanlagen für das Erweitern mit Elektrolyseuren analysiert. Die beiden Windräder haben Nennleistungen von 600 kW und 1.800 kW und sind auf Standorten in Österreich in Betrieb. Die Analysen und Ergebnisse geben Hilfestellungen für eine eventuelle Realisierung.<br />Die Verluste durch die Umwandlung von Strom in Wasserstoff sollen durch die Nutzung in der Mobilität ausgeglichen werden. Bessere Wirkungsgrade von Brennstoffzellen gegenüber Verbrennungsmotoren machen dies möglich.<br />Feststehen dürfte, dass das Fahrzeug der Zukunft elektrisch angetrieben wird. Offen ist, wie die Energie im Fahrzeug gespeichert und für den Elektromotor zur Verfügung gestellt werden wird. Eine Möglichkeit bietet Wasserstoff in Kombination mit Brennstoffzellen.<br />Abschätzungen von Gesamtwirkungsgraden, Erntefaktoren sowie ökonomische Beurteilungen sind sehr schwierig. Detaillierte Informationen, vor allem über Kosten und Preise, werden nur wenig preisgegeben. Alle bis heute gemachten Abschätzungen sind nur Szenarien mit sehr unsicheren Eingangsgrößen.<br />

Whereas the demand of energy is rising, conventional resources of energy are decreasing. The saving, the efficiency and the use of renewable energy are essential for the future, especially in mobility.<br />Wind power has enormous technical potential. In some years wind energy will be economical without funding.<br />Hydrogen is a clean secondary energy source and can be produced by electrolysis.<br />In this thesis two wind generators are analysed for their upgrading with electrolysers. The machines are operating in Austria with capacity ratings of 600 kW and 1.800 kW. The analysis and the results can be a basis for an eventual realization.<br />The loss of energy in the production of hydrogen can be compensated by the use of fuel cells in vehicles. The efficiency of the wind-hydrogen-chain is higher than the efficiency of a conventional combustion engine.<br />Present estimates of costs can only be seen as scenarios with rather uncertain variables.