Picea 2 setzt auf Lithium statt Blei

Picea 2 setzt auf Lithium statt Blei

HPS stellt neue Produktgeneration vor

Energiespeicherung

Die Firma HPS Home Power Solutions hat eine neue Generation ihres saisonalen Energiespeichersystems vorgestellt. Die Picea 2 nutzt nun Lithiumbatterien, was die Installation im Haus aufgrund des geringeren Gewichts erleichtert. Mit doppelter Leistung ist das Gerät zudem für die Elektromobilität und Wärmepumpen gerüstet.

Der neue Forschungs- und Entwicklungsstandort befindet sich fast direkt neben dem Nachwuchszentrum des Bundesliga-Fußballvereins Union Berlin in einem Industriegebiet in Berlin-Niederschöneweide. Hier sollen künftig nicht nur Kicker, sondern auch Installateure und Partner geschult werden. Aber nicht nur das, auch die neue Version des Saisonspeichers soll hier gefertigt werden. „Die Montage vor Ort ist für uns sogar kostengünstiger, da die Transportkosten geringer ausfallen“, erläutert Firmengründer und CEO Zeyad Abul-Ella (im Dezember 2023 ausgeschieden und seitdem nur noch Aktionär) bei der ersten Präsentation des neuen Geräts einem exklusiven Kreis von Besuchern.

Neun Jahre nach der Gründung und gut fünf Jahre nach der ersten Präsentation eines Picea-Modells auf der Messe Energy Storage in Düsseldorf 2018 gibt es eine ganze Reihe von Weiterentwicklungen. Das Gerät muss mit der Zeit gehen. Mit Picea 2 hat sich deshalb die Ausgangsleistung auf nun 15 Kilowatt verdoppelt, was es ermöglicht, einen höheren Energiebedarf, beispielsweise für ein E-Auto oder eine Wärmepumpe, abzudecken. Bei einem Stromausfall gewährleistet die Ersatzstromversorgung, dass wichtige Verbraucher im Haushalt stabil mit Strom versorgt werden. „Für jede der drei Phasen des Drehstroms liefert das Gerät nun fünf Kilowatt Leistung“, erklärt Abul-Ella.

Die neue Generation des Speichers bietet auch eine erhöhte Anschlussleistung für Photovoltaikanlagen – und nimmt damit den Trend aus dem Markt auf. Durch neue Leistungselektronik konnte laut HPS die Effizienz gesteigert werden, womit nun höhere Selbstversorgungsgrade möglich sind. Der Nutzungsgrad inklusive Wärmenutzung beträgt 90 Prozent. Der elektrische Wirkungsgrad liegt zwischen 35 und 40 Prozent.

Kooperation mit kompetenten Partnern

Das Gerät nutzt nun einen externen Wechselrichter von SofarSolar, bei dem die Software für den Speicher entsprechend angepasst wurde. „Wir machen das, was wir richtig gut können. Bei allen anderen Komponenten setzen wir auf Kooperation mit Partnern“, sagt der gelernte Bauingenieur Abul-Ella. Das gilt für den Umrichter wie auch für die Lithium-Akkus.

Der AEM-Elektrolyseur kommt von der deutsch-italienischen Firma Enapter. Das Kürzel AEM steht für Anionen-Austausch-Membran. Die Technologie nutzt kostengünstigere Materialien wie Stahl statt Titan und kombiniert die Vorteile der Alkali-Elektrolyse mit der Flexibilität und der Kompaktheit der PEM-Elektrolyse. Enapter-Mitgründerin Vaitea Cowan ist ebenfalls bei der Produktvorstellung dabei, wie auch Hans-Peter Villis, ehemaliger EnBW-Chef sowie Teilhaber der ersten Stunde und heute Aufsichtsratsvorsitzender bei HPS.

Vorgaben an die Entwickler

„Eine harte Vorgabe an die technischen Entwickler war es, die Maße für die Einschubboxen für den Elektrolyseur und die Brennstoffzelle in der Energiezentrale der ursprünglichen Picea beizubehalten“, betont Abul-Ella. Die ersten Picea-Kunden seien Pioniere, sie sollten deshalb auch von den Innovationen profitieren und später einfach umrüsten können. Eine Weiterentwicklung im Elektrolysemodul kühlt den Wasserstoff auf 5 °C. Das ermöglicht, die vier- bis fünffache Menge des Gases aufzunehmen, weil die Feuchtigkeit nun vor der Speicherung entzogen wird.

Neu sind auch Statusanzeigen, die auf Knopfdruck am Gerät oder über die App über wichtige System- und Speicherzustände informieren. Das System besteht immer aus einer Energiezentrale und einem Wasserstoffspeicher mit einem Kompressor, der außerhalb des Hauses auf einem Betonfundament aufgestellt wird. Dieses Fundament ist zwingend notwendig.

Die Einheit der Energiezentrale hat ordentlich abgespeckt und wiegt nun 70 Prozent weniger: statt 2,2 Tonnen jetzt nur noch 700 Kilogramm. Grund ist der Wechsel von Blei- hin zu Lithiumbatterien der Firma Pylontech. Auch ist die Bauhöhe im Vergleich zum Vorgängergerät um 15 Zentimeter auf 1,85 Meter verringert. Klingt wenig, kann bei einer Installation im Keller aber entscheidend sein.

Die Picea 2 kostet ab 99.900 Euro

Das Picea-Modul wandelt den überschüssigen Solarstrom im Sommer in Wasserstoff um. So können große Energiemengen effizient und über lange Zeiträume gespeichert werden. Im Winter kann das Gas über eine Brennstoffzelle wieder in Strom und Wärme umgewandelt werden. Die langfristige Speicherkapazität liegt bei bis zu 1.500 Kilowattstunden elektrisch. In der kleinsten Version mit 16 Gasflaschen sind es 300 Kilowattstunden.

Die kleinste Version der Picea 2 kostet 99.900 Euro. Der Preis ist brutto gleich netto, da bei Speichern der Mehrwertsteuersatz von null Prozent gilt. Mit mehr Speicherkapazität steigen die Kosten auf bis zu 140.000 Euro. Das bezieht sich auf einen Neubau, bei dem die Installation mitgeplant werden kann. Im Bestand kann es noch etwas aufwändiger werden, so dass sich der Betrag gegebenenfalls auf bis zu 160.000 Euro erhöht.

Die Nachfrage scheint da zu sein. Denn bisher wurden über 500 Geräte der ersten Generation verkauft. Mehr als 100 sind bei Kunden installiert.

Autor: Niels Hendrik Petersen

H2-Herstellung per Photokatalyse

H2-Herstellung per Photokatalyse

Die direkte Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenlicht gilt schon lange als die eleganteste Lösung für die H2-Produktion, wenn sie denn skalierbar wäre. Bislang hapert es noch an geeigneten Materialien beziehungsweise großskaligen Systemlösungen. Forscher der britischen University of Cambridge haben jetzt einen Ansatz gefunden, wie aus Salz- oder Abwasser direkt mit Hilfe von Solarenergie Trinkwasser und Wasserstoff erzeugt werden kann.

Der Chemiker Chanon Pornrungroj hat dafür einen Solar-Dampf-Generator (solar vapour generator – SVG) mit einem Photokatalysator (PC) kombiniert. Normalerweise wird für die Photokatalyse reines Wasser benötigt. Um auch Schmutzwasser verwenden zu können, konstruierte er einen mit solarer Wärme betriebenen Wasserverdampfer, wodurch Verunreinigungen entfernt werden. Dieses kondensierte Wasser kann anschließend (nach Mineralienzugabe) zum Trinken und Kochen verwendet werden und auch für die nachfolgende H2-Produktion.

Dafür legte die Forschungsgruppe von Erwin Reisner einen Photokatalysator auf einem nanostrukturierten Kohlenstoffnetz, das sowohl Licht als auch Wärme absorbiert und Wasserdampf erzeugt, ab. Der Photokatalysator nutzt dann diesen Wasserdampf zur H2-Erzeugung. Insbesondere in Regionen ohne Zugang zu sauberem Wasser könnte dies ein wichtiger Schritt sein.

 

Neue Leitung für das Norddeutsche Reallabor

Neue Leitung für das Norddeutsche Reallabor

Nachruf auf Professor Werner Beba

Mike Blicker wird neuer Projektkoordinator des Norddeutschen Reallabors (NRL), eines Verbundprojekts zum Einsatz von grünem Wasserstoff in der Praxis. Um verschiedene Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem zu erproben, haben sich mehr als 50 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik zu diesem Reallabor zusammengeschlossen, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert wird. Der Umweltingenieur und Verfahrenstechniker hatte die Leitungsfunktion nach dem Tod des bisherigen Projektkoordinators, Professor Dr. Werner Beba, kommissarisch übernommen und war zuvor dessen Stellvertreter. Außerdem forschte Blicker bereits in den NRL-Arbeitsgruppen „Wärme und Quartiere“ sowie „Industrie“, und er gehörte zur Leitung des HAW-Forschungsprojekts X-Energy.

Prof. Werner Beba hat das Norddeutsche Reallabor aufgebaut und mit großem Engagement und persönlicher Überzeugung geleitet. Zugleich war er Leiter des Competence Center für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz (CC4E) an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW). Im Februar dieses Jahres ist er nach schwerer Krankheit im Alter von 66 Jahren verstorben. Sein Nachfolger als Leiter des CC4E wird Hans Schäfers, der seit 2017 als Professor für intelligente Energiesysteme und Energieeffizienz an der HAW Hamburg tätig ist und im Rahmen des NRL bereits die Arbeitsgruppe „Gesamtintegration“ leitete. Der promovierte Umwelttechniker und ehemalige Energieberater Schäfers wird nun auch neues Mitglied der NRL-Projektsteuerungsgruppe, eine Position, die zuvor ebenfalls Werner Beba innehatte.

Der 1956 in Bremen geborene Beba ging nach seinem Studium an der Helmut-Schmidt-Universität der Bundeswehr ins Management des Medienkonzerns Gruner+Jahr, wo er unter anderem als Verlagsgeschäftsführer tätig war. 2008 wechselte der Wirtschaftswissenschaftler an die HAW Hamburg, übernahm dort den Lehrstuhl für Marketing und gründete das CC4E, das interdisziplinär an der Systemintegration von erneuerbaren Energien samt Speichern und Sektorenkopplung arbeitet. Mit seinem kommunikativen Talent gelang es dem ehemaligen Medienmanager, ganz unterschiedliche Menschen aus Forschung, Wirtschaft und Politik für die Notwendigkeit der Energiewende und den Klimaschutz zu begeistern.

Autorin: Monika Rößiger

Axel Funke kommt zu Apex

Axel Funke kommt zu Apex

Die Apex Group vergrößert ihr Führungs-Team von fünf auf sechs Personen. Axel Funke ist seit dem neuen Jahr als Chief Technology Officer tätig und wird die Bereiche Projektabwicklung und Engineering verantworten. Der 58-jährige Maschinenbau-Ingenieur ist seit 30 Jahren im Anlagenbau aktiv und hat bislang für Unternehmen wie Bilfinger, thyssenkrupp Industrial Solutions und Linde gearbeitet. Er leitete unter anderem internationale Großprojekte im Energiesektor und war beispielsweise bei thyssenkrupp Industrial Solutions an der Planung des Projekts HyLIOS beteiligt, in dessen Rahmen ein 2,2-GW-Elektrolyseur an Neom, Saudi-Arabien, geliefert wurde.

Apex gehört seit einem Jahr zur Exceet Group. Roland Lienau, Chairman von Exceet, sagte: „Nach der jüngst erfolgten Berufung von Bert Althaus als CFO ist das Management nun über alle Bereiche mit Spitzenpersonal besetzt. Auch auf der operativen Seite hat Apex seit der Übernahme durch Exceet im Januar 2023 mehr als 20 Ingenieure eingestellt. Wir sind also für die Realisierung der Wachstumsstrategie gerüstet.“

Chance für grünen Treibstoff

Chance für grünen Treibstoff

Der Schweizer Energiekonzern Axpo hat Wasserstoff als strategisches Wachstumsfeld definiert. Die Wasserstoffanlage beim Kraftwerk Reichenau ist eine von mehreren Anlagen bei Flusswasserkraftwerken, die Axpo in den nächsten Jahren plant. Denn die Schweiz strebt bis 2050 die Klimaneutralität an. Grüner Wasserstoff spielt dabei eine zentrale Rolle – insbesondere, um den Schwerverkehr zu dekarbonisieren.

Axpo ist der größte Ökostromerzeuger in der Schweiz. Bis 2030 will der Energiekonzern allein im Heimatmarkt Windkraftanlagen mit 3 GW und Solarkraftwerke mit 10 GW installieren. Der Versorger möchte aber auch die Zukunft des grünen Wasserstoffs in der Schweiz und in Europa mitgestalten. Denn derzeit hat die Alpenrepublik einen H2-Gesamtverbrauch von 430 GWh oder umgerechnet 130.000 Tonnen. Zum Vergleich: Das entspricht 0,2 Prozent des EU-Bedarfs. 85 Prozent des Verbrauchs entfällt dabei allein auf die Schweizer Erdöl-Raffinerie Cressier.

Erste H2-Produktion Ende 2023 in Graubünden

Schon gibt es erste sichtbare Ergebnisse im neuen Strategiefeld. Axpo und Rhiienergie haben am Wasserkraftwerk Reichenau in Domat/Ems eine H2-Produktionsanlage mit einer Leistung von 2,5 MW installiert. Ende 2023 soll die Anlage den Betrieb aufnehmen. Beide Unternehmen haben zusammen mehr als umgerechnet 8,35 Mio. Euro investiert. Die im Kanton Graubünden angesiedelte Produktionsanlage wird direkt ans Wasserkraftwerk Reichenau, an dem Axpo eine Mehrheitsbeteiligung besitzt, angeschlossen.

An diesem Standort sollen mithilfe von Wasserkraft jährlich bis zu 350 Tonnen grüner Wasserstoff erzeugt werden. Zum Vergleich: Das entspricht rund 1,3 Millionen Liter Dieseltreibstoff. Der grüne Wasserstoff wird von der Produktionsanlage direkt an Tankstellen geliefert. Alternativ kann der grüne Wasserstoff auch helfen, die Energieversorgung von Industriebetrieben ökologischer zu machen.

Bisher ist Wasserstoff auch in der Schweiz noch nicht als Treibstoff verbreitet. Ein Tankstellennetz befindet sich erst langsam im Aufbau, immerhin sind bereits erste H2-Lkw auf den Straßen unterwegs. Die H2-Mobilität bleibt jedoch vorerst eine Nische. Dennoch bieten die derzeit 53.000 schweren Fahrzeuge in der Schweiz ein großes Wachstumspotenzial für einen künftigen Wasserstoffmarkt in den nächsten Jahren. Ein Bedarf von etwa 5 t H2 pro Lkw und Jahr sind hier durchaus realistisch. 30 Prozent der Fahrzeuge würde dann 80.000 t H2 benötigen. Bei 5.000 Arbeitsstunden würde das eine Elektrolysekapazität von 1.000 MW voraussetzen.

Umwelt- und Heimatschutz verhindern Ausbau

Nicht immer können die innovativen Projekte am Ende erfolgreich umgesetzt werden: Der Widerstand von einigen Eidgenossen aus dem Umwelt- und Heimatschutz ist mancherorts einfach zu stark. Ein Beispiel ist die Windenergie: Die Planungszeit für Projekte ist enorm langwierig, immer wieder kommen sie nicht zustande. Resultat: In der gesamten Schweiz laufen erst 41 Windkraftanlagen. Axpo betreibt nur eine einzige davon über ihre Tochterfirma CKW.

Aber auf Windkraft allein bleibt der Protest nicht beschränkt: Anfang des Jahres wurde ein H2-Projekt an der deutsch-schweizerischen Grenze wegen privater Beschwerden von Anwohnern gestoppt (s. HZwei-Heft Apr. 2023). „Die H2-Produktionsanlage beim Wasserkraftwerk Eglisau-Glattfelden ist damit begraben“, bestätigt Axpo-CEO Christoph Brand. Drei Privatpersonen hatten geklagt. Sie wollten nicht, dass ein Lkw einmal pro Tag durch ihre Wohnsiedlung fährt und den Wasserstoff abholt, erklärt Brand. Zusätzlich hätte allerdings auch ein Kraftwerksgebäude außerhalb der geplanten Bauzone abgerissen und ersetzt werden müssen, wofür das Gericht eine Ausnahmegenehmigung verweigerte. Die H2-Anlage sollte ebenfalls 2,5 MW Leistung haben und jährlich rund 350 Tonnen grünen Wasserstoff erzeugen. Das ist nun Geschichte. Das grüne Gas muss woanders herkommen – unter anderem aus Nordeuropa.

Luka Cuderman, der als Energiemanager bei Axpo an der strategischen Ausrichtung des künftigen H2-Geschäfts arbeitet, fasste die generellen Anforderungen an einen H2-Produktionsstandort nochmal zusammen. So braucht das Kraftwerk selbst ausreichend Platz und Anschlussleistung. Außerhalb der Bauzone müssen seinen Ausführungen zufolge außerdem bestimmte Auflagen erfüllt sein (Zonenkonformität), um bauen zu dürfen. Ebenso wichtig sei die Nähe zu Endverbrauchern sowie eine gute Verkehrsanbindung. „Ein Zusatznutzen wie anfallende Abwärme ist ein weiteres Plus“, betonte Cuderman.

Der Strompreis ist dabei der bestimmende Faktor für die H2-Kosten. Der macht mehr als die Hälfte der Gesamtkosten aus. Die Investitionskosten (Capex) der Anlage wiederum sind direkt mit der Anzahl der Betriebsstunden verbunden. Eine Steigerung dieser Einsatzzeiten ist jedoch nur bedingt sinnvoll, weil der Betrieb bei hohen Stromkosten unwirtschaftlich wird. „In einem Beispiel für einen Elektrolyseur mit 2,5 MW gehen wir von 5.500 Betriebsstunden aus“, erklärte Cuderman. Die Kosten für den Betrieb der Anlage (Opex) verursachen demnach zwölf Prozent der H2-Kosten pro Kilogramm. Netzkosten fallen für den Betrieb nicht an, wenn die H2-Anlage direkt an die Stromquelle angeschlossen ist. Das ist aber nicht immer das Fall.

Fazit: Je mehr Stunden der Elektrolyseur ausgelastet werden kann, desto mehr fallen die Stromkosten auch ins Gewicht. Nah an der Vollauslastung machen die Stromkosten dann bis zu 80 Prozent der Kosten aus.

2.000 t H2 pro Jahr aus Aargau

Axpo will das Thema Wasserstoff in der Heimat weiter forcieren: Am Industriestandort Wildischachen im Kanton Aargau in der Nordschweiz soll bald eine noch größere Anlage entstehen. Die installierte Leistung ist auf bis zu 15 MW ausgelegt. Jährlich sollen rund 2.000 t Wasserstoff bereitgestellt werden können. Der für die Produktion benötigte Strom stammt vollständig aus dem nahegelegenen Flusskraftwerk Wildegg-Brugg. Mit der direkten Anbindung ans Wasserkraftwerk von Axpo wird die klimaneutrale Produktion von Wasserstoff gesichert.

Der produzierte H2 wird dann teils über eine Pipeline zur nahegelegenen Tankstelle der Firma Voegtlin-Meyer sowie teils zu weiteren Tankstellen in der Region geliefert. Der grüne Wasserstoff soll einerseits privaten Nutzern zur Verfügung stehen, andererseits sollen im Auftrag des Unternehmens PostAuto H2-Busse eingesetzt werden. Mit der produzierten H2-Menge können immerhin rund 300 Lastwagen, Postautos oder Busse pro Jahr betrieben werden.

Das Unternehmen IBB plant die Pipeline, die von der H2-Produktionsanlage bis zur Tankstelle in Wildischachen führt. Dabei soll die aus dem Elektrolyseverfahren resultierende Abwärme im Wärmenetz von benachbarten Industriebetrieben genutzt werden. Der Standort der Anlage ist somit ideal ausgewählt, da er sich unmittelbar in der Nähe des Axpo-Kraftwerks in Wildegg-Brugg und der Tankstelle von Voegtlin-Meyer befindet. Der Bau und die Inbetriebnahme der H2-Anlage ist im Verlauf des Jahres 2024 geplant. Dann soll auch die Flotte von PostAuto mit grünem Wasserstoff beliefert werden. Die Nische für grünen Treibstoff beginnt also auch in der Schweiz zu wachsen.

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