Förderprogramm
Das Projekt mit einem Gesamtvolumen von knapp 2.2 Mio. € wird mit 40 % vom Europäischen Fond für Regionale Entwicklung kofinanziert.
Hintergrund
Das Projekt am Konrad-Duden-Gymnasium in Wesel umfasst eine Machbarkeitsstudie, die die Transformation der vorhandenen Energieversorgung der Schule sicherstellen soll. Die MSR-Innovations GmbH entwickelt Projekte zur Sektorenkopplung in den Bereichen Strom, Wärme, Gas, Mobilität und Industrie. Der Schwerpunkt liegt bei der Wasserstoffnutzung. Dies beinhaltet die Elektrolyse, die Verdichtung, die Speicherung, den Transport von H2 und die thermische und elektrische Nutzung über die Brennstoffzelle.
Zielsetzung
Das Ziel besteht darin, innovative Technologien einzusetzen, um ein System zur Nutzung erneuerbarer Energien für die Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie zu errichten. Hauptaugenmerk liegt darauf, ein System zu entwickeln, das eine CO₂-Neutralität des Schulzentrums gewährleistet.
Bauteil A und B mit Innenhof
Inhalte
Die Untersuchung schließt neben der PV-Bestandsanlage (Bauteil A) alle übrigen nutzbaren Dach- und Wandflächen mit ein (Bauteil B, Sporthallen und die Parkplatz- bzw. Außenflächen). Ziel ist es, ein System zu entwickeln, das ausschließlich erneuerbare Energien nutzt und dabei auch die Verwendung von Wasserstoff als Energieträger berücksichtigt.
- Bestandsaufnahme der vorhandenen Energieversorgung (Wärme und Strom).
- Sammlung und Auswertung von vorhandenen Energieabrechnungen, Energie- und Lastgangmessungen.
- Simulative Abbildung der neue errichteten PV-Dachanlage (Bauteil A).
- Untersuchung weiterer potenzieller Flachen mit anschließender Ertrags-Simulation.
- Schwerpunktmäßige Bestandsaufnahme der Wärmeverteilung und der Wärmenutzung.
- Konzepterstellung mit den Schwerpunkten: Photovoltaik, Geothermie, Wärmepumpe und Wasserstoffnutzung.
Ergebnisse
Ziel war es, ein System zu entwickeln, das ausschließlich erneuerbare Energien nutzt und dabei auch die Verwendung von Wasserstoff als Energieträger berücksichtigt.
Im Rahmen des Projektes wurden vier Konzepte für die zukünftige Energieversorgung des Schulzentrums, zusammen mit unserem Partner, der MSR-Innovations GmbH, entwickelt und dem Auftraggeber (Stadt Wesel) vorgestellt.
Die vierte Variante wurde durch den Auftraggeber favorisiert. Diese Variante lässt sich in die Bereiche Photovoltaik und Wasserstoff aufgliedern.
Photovoltaik-Anlagen:
Neben der bestehenden Photovoltaikanlage (Bauteil A) mit einer Peak-Leistung von 217 kWp, wurden durch die Studie noch weitere Standorte untersucht und simulativ ausgewertet. Die potenziellen Standorte Parkplatz und Sportplatz wurden verworfen.
- Bauteil B: Ausrichtung Süd | Aufständerung 20° | Peak-Leistung 152 kWp
- Turnhalle Ost (Dach): Ausrichtung Ost-West | Aufständerung 15° | Peak-Leistung 179 kWp
- Turnhalle West (Dach): Ausrichtung Ost-West | Aufständerung 15° | Peak-Leistung 150 kWp
- Turnhalle Ost (Fassade-Ost): Ausrichtung Ost | Fassade 90° | Peak-Leistung 46 kWp
- Fahrradständer (Überdachung): Ausrichtung Süd | Fassade 10° | Peak-Leistung 100 kWp
Wasserstoff:
Eine mögliche Lösung zur Nutzung der überschüssigen Energie der PV-Anlage ist die Implementierung eines Wasserstoffsystems. Dieses System könnte den überschüssigen Strom der PV-Anlagen in Wasserstoff umwandeln und diesen in Zeiten geringerer Sonneneinstrahlung, durch eine Brennstoffzelle, wieder in Strom und Wärme umwandeln. Außerdem kann die Elektrolyse-Anlage speziellen Grün-Strom beziehen, der von der Netzentgelten befreit ist. Folgende Systemkomponenten wurden vorgeschlagen:
- Gesamtleistung der PV-Anlage 844 kWp
- Batterie-Stromspeicher 450 kWp
- Elektrolyseur 600 kW
- H2-Speicher, 35 bar 3600 KWh
- H2-Kessel 320 kW thermisch
- H2-Motor 150 kW elektrisch
Die elektrische Energieversorgung des Schulzentrums wird durch die Photovoltaik-Anlagen, einen Batteriespeicher, durch die elektrische Energieversorgung der Kraft-Wärme-Kopplung (Wasserstoffmotor) und durch das öffentliche Stromnetz sichergestellt.
Die Wärmeversorgung erfolgt größtenteils über einen wasserstoffbetriebenen Gaskessel und wird in kleineren Teilen durch die Abwärme des Wasserstoffmotors sichergestellt. Ist der Wasserstoffspeicher entladen, kann der Elektrolyseur im seriellen Betrieb Wasserstoff nachliefern. Der Strom wird dabei über einen speziellen Grünstrom-Vertrag geliefert. Der Wasserstoffspeicher ermöglicht eine gewisse zeitliche Entkopplung von Wasserstoffproduktion und dessen Verbrauch.
Projektpartner
- MSR-Innovations GmbH
- Stadt Wesel (NRW)