In der neuen BMBF-Strategie "FONA", das Akronym steht für „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“, heißt dazu das Motto: „Wissen, wie Zukunft geht. – Es geht darum, Wissen zu schaffen. Es geht aber ebenso darum, Wissen anzuwenden und Forschungsergebnisse schneller in die Praxis zu bringen. Nur so entstehen grüne Innovationen, die unser Leben besser machen. Es geht um Zukunftstechnologien in den Bereichen Grüner Wasserstoff, Kreislaufwirtschaft, Klimaschutz und Bioökonomie.“
Dieser erstmalig in einem innerstädtischen Quartier geplante Ansatz hat eine signifikante Effizienzsteigerung des Elektrolyse-Betriebs zur Folge. Neben dem Ziel einer hohen erneuerbaren Eigenversorgung wird zur Steigerung der Gesamteffizienz die beim Elektrolyseprozess anfallende Abwärme im Quartier genutzt. Dadurch kann der Nutzungsgrad von rund 55–60 Prozent auf 80–85 Prozent angehoben werden. Die Infrastruktur deckt den Bedarf für Heizung und Warmwasser der Gebäude und ermöglicht im Sommer über die Einbindung von Adsorptionskälte-Anlagen die Bereitstellung von Kühlenergie.
"P2G2P" – mit Pilotanlagen zur Energiewende
In der Energiezentrale des „Klimaquartiers – Neue Weststadt“ bildet ein Elektrolyseur das Herzstück, der überschüssigen Strom aus erneuerbaren Erzeugungsanlagen in Wasserstoff umwandelt und die Energie auf diese Weise speicherfähig macht. Der hierfür benötigte Strom stammt aus lokalen Photovoltaik-Anlagen sowie aus Erzeugungsanlagen, die von außerhalb überschüssigen, erneuerbaren Strom über das öffentliche Stromnetz liefern. Dieser energiewendedienliche Betrieb gilt als wichtiger Baustein im Kontext der Transformation des bundesdeutschen Energiesystems hin zu einer rein erneuerbaren Energieversorgung.
Energiespeicher trennen den Zeitpunkt der Erzeugung und des Verbrauchs voneinander. Die Förderinitiative Energiespeicher der „FONA“ soll dazu die notwendigen technologischen Durchbrüche liefern und zu einer schnellen Markteinführung neuer Energiespeichertechnologien beitragen.
Für eine Zukunft mit einem sehr hohen Anteil an regenerativer Stromerzeugung ist das Konzept von Power-to-Gas P2G vielversprechend. Es sieht vor, überschüssigen Wind- oder Solarstrom zur Wasserspaltung zu nutzen und den entstehenden grünen Wasserstoff über Brennstoffzellen zurück in Strom zu wandeln oder in das Erdgasnetz einzuspeisen. Die Umwandlung von überschüssigem Wind- oder Solarstrom in Wärme ist demnach Power-to-Heat P2H, in flüssige Kraftstoffe ist Power-to-Fuel, sogenannte E-Fuels oder in Basischemikalien Power-to-Chemicals.
Die weltweit größte Power-to-Gas-Anlage entsteht derzeit im schweizerischen Dietikon. Dort bauen die beiden Viessmann Tochterunternehmen microbEnergy und Schmack Biogas mit dem örtlichen Energieversorger Limeco, in der die mikrobiologische Umwandlung von Wasserstoff zu Methan zur Anwendung kommt. Die Technologie wurde von microbEnergy entwickelt und zur Reife gebracht. Die Elektrolyse wurde von Siemens geliefert.
Dezentrale Versorgung ist die Zukunft
Der Charakter des Energieversorgungssystems wandelt sich von konventionellen, zentralen Großkraftwerken stärker zu einer dezentralisierten Struktur mit zahlreichen kleinen Erzeugungsanlagen. Dies erfordert eine Anpassung der regionalen und kommunalen Verteilnetze hin zu intelligenten Stromnetzen, in denen Erzeuger, Verbraucher, Speicher und Netzbetriebsmittel miteinander vernetzt sind. Die Forschung zum Ausbau der Stromnetzinfrastruktur und zur Einspeisung hoher Anteile Erneuerbarer Energien in die Übertragungs- und Verteilnetze erfolgt u.a. im Rahmen der Förderinitiative „Zukunftsfähige Stromnetze“.
