Die Power-to-Gas-Anlage ist direkt an das Mittelspannungsnetz der Stadtwerke Mainz und an einen benachbarten Windpark angebunden. Die dezentrale Speicherung von elektrischer Energie in Zeiten hoher Wind-Einspeisung dient der Netzintegration erneuerbarer Energien und gewährleistet die Netzstabilität. Ziele sind einerseits die Verbesserung des lokalen Lastmanagements mit Hilfe der flexibilisierten Windkrafteinspeisung, sowie andererseits die Bewirtschaftung von lokalen Netzengpässen durch Wasserstoff-Speicheranlagen.
Drei Gleichstromstationen erzeugen den für die Elektrolyse benötigten hohen Gleichstrom. Die hierfür benötigte elektrische Leistung wird über GEAFOL Stromrichtertransformatoren in Gießharztechnologie direkt dem Mittelspannungsnetz entnommen. Die Gleichrichtung des Stroms erfolgt durch industriebewährte SINAMICS Gleichrichterschränke. Unerwünscht hohe Netzrückwirkungen werden durch ein integriertes mehrstufiges Filterkreissystem verhindert.
Der Elektrolyseprozess benötigt demineralisiertes Wasser. Zur Herstellung dieses hochreinen Wassers entzieht die Wasseraufbereitungsanlage dem Leitungswasser in mehreren Stufen alle darin gelösten Salze. Ein Puffertank sorgt für die stetige Wasserversorgung der Elektrolyse auch während z. B. Wartungsarbeiten an der Wasser- aufbereitung.
Drei mit innovativer Protonen-Austausch-Membran-(PEM-)Technologie ausgestattete Elektrolyseure vom Typ SILYZER 200 spalten Wasser mittels elektrischem Gleichstrom in Wasserstoff und Sauerstoff. Die in den Elektrolysezellen eingesetzten protonenleitenden Membranen trennen die produzierten Gase zuverlässig voneinander und bieten in Verbindung mit dem innovativen Zelldesign ein hohes Maß an Betriebssicherheit.
Der aus der Elektrolyse kommende Roh-Wasserstoff durchläuft zuerst einen Katalysator, wo der Sauerstoffanteil zu Dampf umgewandelt wird. Ein Großteil der vorhandenen Feuchte wird vor und nach der Verdichtung kondensiert und zur Elektrolyse zurückgeführt. In den Druckbehältern wird das Gas anschließend gespeichert. Von dort oder direkt aus der ersten Verdichterstufe kann der Wasserstoff an die Gasnetzeinspeisung übergeben werden. Ebenso kann er, nach Durchlauf der zweiten Verdichterstufe und der auf dem Prinzip der Temperaturwechsel-Adsorption basierenden Endtrocknung, an die Trailerbefüllung übergeben werden.
Der im Energiepark produzierte Wasserstoff kann über die Gasnetzeinspeisung in das Hochdruck-Erdgasnetz der Stadtwerke Mainz eingespeist werden. Die Beimischung erfolgt in eine Stichleitung die den Stadtteil Mainz-Ebersheim versorgt. Auf diesem Weg wird fossiles Erdgas ersetzt und mittelbar können alle an das Erdgasnetz angeschlossene Anwendungen wie Heizungen, Gasbrenner, BHKWs und Gaskraftwerke für den erzeugten Wasserstoff erschlossen werden. Außerdem wird auf diesem Weg die enorme Speicherkapazität des Erdgasnetzes für Energie aus dem Stromsystem nutzbar gemacht.
Der ionische Verdichter, eine Eigenentwicklung von Linde, ist das Herzstück der Wasserstoff-Konditionierung. Eine „ionische Flüssigkeit“ (flüssiges Salz) schmiert, kühlt und dichtet den hydraulisch angetriebenen Kolbenverdichter, ohne den Wasserstoff zu verunreinigen. Das Aggregat wurde für multivariablen Betrieb mit schnellen Lastwechseln und hohem Teillastwirkungsgrad entwickelt und speist mit seinen zwei Stufen sowohl die Speicherbehälter als auch die Trailer. Weitere Besonderheit ist die integrierte Trocknung des Wasserstoffs.
Hier wird der Wasserstoff vollautomatisiert in Trailer abgefüllt. Nach Ankopplung des Füllschlauchs wird zunächst der Restinhalt analysiert. Anschließend wird der Trailer mit Wasserstoff aus dem Verdichter befüllt. Reinheit, Temperatur und Druck werden dabei ständig überwacht. Nach Beendung der Befüllung wird der Füllschlauch abgekoppelt und die Transportpapiere ausgestellt. Dann ist der Trailer abholbereit, um den Wasserstoff an Tankstellen oder zu Industrieverbrauchern zu liefern.
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