Südafrika fördert H2- und BZ-Technologien

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Trigeneration-System, © N2telligence

Auf dem afrikanischen Kontinent ist Südafrika die größte Volkswirtschaft und gilt seit dem Ende der Apartheid vor mehr als 20 Jahren für viele seiner Nachbarn als Vorbild. Das Land am Kap der Guten Hoffnung wird aufgrund seiner starken wirtschaftlichen Entwicklung der BRICS-Ländergruppe zugerechnet. Die instabile Energieversorgung sowie der ungleich verteilte Wohlstand in der Bevölkerung hemmen allerdings inzwischen die positive Entwicklung im Land und stellen die Regierung vor große Herausforderungen. Im Einsatz von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien sieht Südafrika deshalb nicht nur wirtschaftliche, sondern vor allem auch energiepolitische Chancen.

Beim Einsatz von H2- und BZ-Technik gibt es in Südafrika heute zwei wesentliche Treiber: Zum einen den Bergbau, der Südafrikas wichtigster Industriesektor ist. Neben Chrom, Vanadium und Mangan lagern in Südafrikas Boden große Mengen Platin (bzw. Platin-Gruppen-Elemente, engl. Platinum Group Metals, PGM). Seine Verwendung in Brennstoffzellen eröffnet neue Möglichkeiten, die Wertschöpfungskette von Platin um eine weitere Sparte zu ergänzen und einen neuen Wirtschaftszweig aufzubauen.

Hydrogenics

Zum anderen hat das Land große Probleme mit der Stromversorgung. Südafrikas Stromnetz ist veraltet und marode. Es kommt zu häufigen Stromausfällen und -abschaltungen, was auch zu Lasten der Wirtschaft geht. Darüber hinaus erstreckt sich das Stromnetz bei weitem nicht über das ganze Land. Noch immer haben bis zu 600.000 Haushalte, vor allem in den unterentwickelten, ländlichen Regionen, keinen Zugang zum elektrischen Netz. Wachstum und Wohlstand bleiben für viele Südafrikaner somit unerreichbar, was zu steigender Unzufriedenheit in weiten Teilen der Bevölkerung führt.

Die südafrikanische Regierung hat bereits 2008 im Rahmen ihrer Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsstrategie das Programm Hydrogen South Africa (HySA) mit einer Laufzeit von 15 Jahren aufgelegt. Ursprünglich zur Stärkung der Platinindustrie angedacht, sieht die Regierung inzwischen vor allem die Chance, mit Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie die Energieversorgung insbesondere im Bereich der Telekommunikation sowie der netzunabhängigen Stromversorgung zu verbessern. Darüber hinaus soll die Technologie dazu beitragen, die CO2-Ziele des Nationalen Entwicklungsplans zu erfüllen sowie die Klimastrategie der Regierung zu unterstützen.

Lag der Schwerpunkt in den ersten Jahren des Programms vor allem darin, das Wissen über die Technologie auf- und auszubauen, so wurden in den vergangenen drei Jahren verschiedene Demonstrationsprojekte realisiert, die den Nutzen für das Land verdeutlichen sollen:

Seit 2014 testet Anglo American Platinum, eine der größten Bergbaugesellschaften in Südafrika, im Rahmen eines Pilotprojekts Brennstoffzellensysteme in der ländlichen Gemeinde Naledi Trust nahe Kroonstad. In einem kleinen, unabhängigen Stromnetz wurden dort vorerst 34 Haushalte angeschlossen. Nach einem erfolgreichen Abschluss der ersten Testphase soll das Netz auf 200 bis 300 Haushalte erweitert werden.

Im Naturreservat der University of the Western Cape (UWC) in Kapstadt wird seit Ende 2014 ein Brennstoffzellen-Aggregat getestet, das Strom für die Beleuchtung des Verwaltungsgebäudes liefert. Seit Anfang dieses Jahres wird der Strom für das Gebäude der Chamber of Mines in Johannesburg mit einer 100-kW-Brennstoffzellenanlage erzeugt. Die phosphorsaure Brennstoffzelle (PAFC) von Fuji Electronics wird mit Erdgas betrieben und deckt die Grundlast für das Gebäude ab (s. HZwei-Heft Apr. 2015).

Ein 5-kW-Notstromversorgungssystem von Intelligent Energy wurde kürzlich in Bhisho, der Hauptstadt der Provinz Eastern Cape, installiert. Es kühlt Impfvorräte, die bisher immer wieder aufgrund der Stromausfälle unbrauchbar wurden. Darüber hinaus gibt es Überlegungen, in den nächsten zwei bis drei Jahren bis zu 20 sogenannte Agricultural Parks in entlegenen ländlichen Gebieten in Südafrika aufzubauen und mit Brennstoffzellenanlagen auszustatten. Als Pilotprojekte wurden drei Schulen in Cofimvaba in der östlichen Kapprovinz ausgewählt. Dort sollen Ladestationen für Computer und Faxgeräte mit dem Strom aus Brennstoffzellen betrieben werden.

Die südafrikanischen Bergbaugesellschaften sehen in Wasserstoff- und Brennstoffzellenanwendungen nicht nur die Möglichkeit, die Nachfrage nach Platin anzukurbeln, sondern auch ihre eigenen Produktionsabläufe in den Bergwerken und Raffinieren zu verbessern. In den Untertageminen von Anglo American Platinum sind bereits fünf BZ-Lokomotiven mit Erdgas im Einsatz. Ein Kostenvergleich von Diesel- und Brennstoffzellen-Loks ergab, dass die Kosten für den Dieselbetrieb zwischen 4 und 6 Rand (30 bis 45 Cent) pro Kilowattstunde liegen, während sich – abhängig vom Erdgaspreis – die Kosten bei Brennstoffzellen etwa zwischen 2,70 und 3 Rand pro Kilowattstunde (20 bis 30 Cent) bewegen.

Der Platingigant Impala hat angekündigt, dass er für seine Raffinerie in Springs (Provinz Gauteng) eine Stromversorgung auf Brennstoffzellenbasis installieren wird. Die Anlage soll mit Überschusswasserstoff aus dem Metallreinigungsprozess der Raffinerie betrieben werden und so dazu beitragen, dass die Anlage unabhängig vom nationalen Stromnetz betrieben werden kann.

Die Regierung hat kürzlich für das HySA-Programm eine Halbzeitbilanz gezogen: Noch immer sind Wasserstoff und Brennstoffzellen und ihre Möglichkeiten für das Land viel zu wenig bekannt. Deshalb will die Regierung das Thema grundsätzlich vorantreiben und weiterhin Fördermittel bereitstellen. Dies gilt einmal mehr, wenn es um den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur geht. Als erste H2BZ-Märkte für Südafrika hat die Regierung die Elektrifizierung ländlicher Gebiete, die Verwendung in der Bergbauindustrie sowie die Nutzung in der Telekommunikation herausgestellt. Kleine und mittelständische Unternehmen sollen verstärkt eingebunden werden. Außerdem wird in Betracht gezogen, Sonderwirtschaftszonen für die Entwicklung von Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien einzurichten, in denen ein niedriger Steuersatz gilt, um so die Markteinführung zu beschleunigen.

Autorin: Alexandra Huss

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