Mit Wasserstoff Solarstrom lagern

In Hausen am Albis beziehen die Bewohner von 28 neuen Wohnungen bald Solarenergie vom eigenen Hausdach. Einer der ersten Wasserstoffspeicher der Schweiz wird dafür sorgen, dass sie auch im Winter vom Sommerstrom profitieren können.

Luc Descombes
4. Juni 2021
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Text in Zusammenarbeit mit Georg Putzi, Fotos: Severin Jakob

Die Mehrfamilienhäuser im Seebrighof erfüllen der innovativen Bauherrschaft den Traum vom attraktiven Lebensraum in idyllischer Umgebung. Diese beweist mit der nachhaltigen Bau- und Energietechnik Pioniergeist und zeigt, was heute bereits möglich ist. Dr. Martin Nicklas, Leiter Energiecontracting bei EKZ, über die zukunftsweisende Bedeutung des Bauprojekts:

Die Mehrfamilienhäuser im Seebrighof erfüllen der innovativen Bauherrschaft den Traum vom attraktiven Lebensraum in idyllischer Umgebung. Diese beweist mit der nachhaltigen Bau- und Energietechnik Pioniergeist und zeigt, was heute bereits möglich ist. Dr. Martin Nicklas, Leiter Energiecontracting bei EKZ, über die zukunftsweisende Bedeutung des Bauprojekts:

Mit Wasserstoff Solarstrom lagern

Was ist Wasserstoff?

Wasserstoff (H2) ist das am häufigsten vorkommende chemische Element im Universum. Es ist Bestandteil fast aller organischer Verbindungen – beispielsweise von Wasser – und hat grosses Potenzial für die Energiespeicherung von erneuerbarem Strom.

Wasserstoff (H2) ist das am häufigsten vorkommende chemische Element im Universum. Es ist Bestandteil fast aller organischer Verbindungen – beispielsweise von Wasser – und hat grosses Potenzial für die Energiespeicherung von erneuerbarem Strom.

Die Power-to-gas-Anlage produziert im Sommer Wasserstoff aus überschüssigem Solarstrom. Im Winter versorgt sie damit das Haus mit Strom und Wärme.
Die Power-to-gas-Anlage produziert im Sommer Wasserstoff aus überschüssigem Solarstrom. Im Winter macht sie daraus Strom und Wärme und versorgt so das Haus mit Energie.

Wie funktioniert dieses innovative Power-to-Gas-Konzept (P2G)?

An Sommertagen wird die Solaranlage auf dem Dach des Seebrighofs mehr Strom produzieren, als die Bewohner nutzen können. Daraus macht die sogenannte Power-to-Gas-Anlage Wasserstoff. Im Winter ist der Energiebedarf höher. Dann wandelt man den Wasserstoff in Energie um. In den Brennstoffzellen der Anlage entsteht daraus zu rund 55 Prozent Strom. Die restlichen 45 Prozent der gespeicherten Energie entweichen als Abwärme, mit der man das Gebäude beheizt.

Woraus wird der Wasserstoff produziert?

Aus Leitungswasser, das direkt in der Anlage aufbereitet wird. Quasi als Abfallprodukt entsteht dabei Sauerstoff, der in die Umgebungsluft entweicht.

Ist das wirklich umweltfreundlich?

Ja, der Wasserstoff wird im Winter mit Sauerstoff aus der Luft wieder in Wasser und erneuerbare Energie umgewandelt. Damit schliesst sich der Kreislauf. Für die Produktion verwendet die Anlage ausschliesslich lokal produzierten Solarstrom. Das öffentliche Stromnetz wird entlastet.

 

EKZ übernimmt für die Schweiz eine Vorreiterrolle in der Umstellung auf die erneuerbare Energieversorgung.

 

Wieso braucht es trotzdem eine Batterie im Haus?

Mit der Batterie werden kurzzeitige Schwankungen in der Solarstromproduktion im Sommer aufgefangen und so zum Beispiel Solarstrom für die Nacht gespeichert. Die danach freibleibenden Überschüsse wandelt die P2G-Anlage konstant in Wasserstoff um. Dadurch kann sie kostengünstiger realisiert und effizienter betrieben werden.

Worin besteht der Pioniergeist?

Schweizweit wird zum ersten Mal eine P2G-Anlage realisiert, die kostengünstig auch in anderen Immobilien unterschiedlicher Grössen – sogar bei bestehenden Gebäuden – eingesetzt werden kann. EKZ übernimmt mit diesem Projekt für die Schweiz eine Vorreiterrolle in der Umstellung auf die erneuerbare Energieversorgung. Mit der Anlage prüfen wir das Potenzial der saisonalen Energiespeicherung von Solarstrom für den Winter.

Wie funktioniert dieses innovative Power-to-Gas-Konzept (P2G)?

An Sommertagen wird die Solaranlage auf dem Dach des Seebrighofs mehr Strom produzieren, als die Bewohner nutzen können. Daraus macht die sogenannte Power-to-Gas-Anlage Wasserstoff. Im Winter ist der Energiebedarf höher. Dann wandelt man den Wasserstoff in Energie um. In den Brennstoffzellen der Anlage entsteht daraus zu rund 55 Prozent Strom. Die restlichen 45 Prozent der gespeicherten Energie entweichen als Abwärme, mit der man das Gebäude beheizt.

Woraus wird der Wasserstoff produziert?

Aus Leitungswasser, das direkt in der Anlage aufbereitet wird. Quasi als Abfallprodukt entsteht dabei Sauerstoff, der in die Umgebungsluft entweicht.

Ist das wirklich umweltfreundlich?

Ja, der Wasserstoff wird im Winter mit Sauerstoff aus der Luft wieder in Wasser und erneuerbare Energie umgewandelt. Damit schliesst sich der Kreislauf. Für die Produktion verwendet die Anlage ausschliesslich lokal produzierten Solarstrom. Das öffentliche Stromnetz wird entlastet.

 

EKZ übernimmt für die Schweiz eine Vorreiterrolle in der Umstellung auf die erneuerbare Energieversorgung.

 

Wieso braucht es trotzdem eine Batterie im Haus?

Mit der Batterie werden kurzzeitige Schwankungen in der Solarstromproduktion im Sommer aufgefangen und so zum Beispiel Solarstrom für die Nacht gespeichert. Die danach freibleibenden Überschüsse wandelt die P2G-Anlage konstant in Wasserstoff um. Dadurch kann sie kostengünstiger realisiert und effizienter betrieben werden.

Worin besteht der Pioniergeist?

Schweizweit wird zum ersten Mal eine P2G-Anlage realisiert, die kostengünstig auch in anderen Immobilien unterschiedlicher Grössen – sogar bei bestehenden Gebäuden – eingesetzt werden kann. EKZ übernimmt mit diesem Projekt für die Schweiz eine Vorreiterrolle in der Umstellung auf die erneuerbare Energieversorgung. Mit der Anlage prüfen wir das Potenzial der saisonalen Energiespeicherung von Solarstrom für den Winter.

Power-to-gas-Projekt in Hausen am Albis
Der Bau des Seebrighofs in Hausen am Albis mit seiner Power-to-gas-Anlage wird im Herbst 2021 fertiggestellt.
Der Bau des Seebrighofs in Hausen am Albis mit seiner Power-to-gas-Anlage wird im Herbst 2021 fertiggestellt.

Existieren ähnliche, bereits realisierte Projekte im Kanton Zürich oder der Schweiz?

In der Schweiz gibt es einige wenige Immobilien mit Wasserstoff-Anlagen, auch im Kanton Zürich. Der Unterschied dieses Projekts ist das standardisierte Konzept, welches einfach und kostengünstig auf andere Gebäude angewendet werden kann.

Wie hoch ist dank der Anlage der Eigenverbrauch mit Energie und wie steht es um den Wirkungsgrad der P2G-Anlage?

Dank der Power-to-Gas-Anlage kann der grösste Teil des Solarstroms direkt lokal verbraucht werden. Die elektrische Effizienz der P2G-Anlage beträgt über alle Prozesse rund 30 bis 35 Prozent. Der Rest fällt als Abwärme an, die im Sommer für die Warmwassererwärmung und im Winter für die Heizung verwendet wird.

Könnte man sich im Seebrighof komplett eigenständig mit Energie versorgen?

Dies wäre technisch möglich und wird in einzelnen Objekten bereits auch so gemacht. Allerdings wäre dies sehr kostenintensiv und war daher in diesem Projekt nicht das Ziel.

Ist es nicht gefährlich, Wasserstoff in einem Tank zu lagern?

Bei der Lagerung von brennbaren und potenziell explosiven Gasen wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff sind die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Diese Massnahmen werden von den Behörden überprüft, um sichere Installationen zu gewährleisten. Wasserstoff wird üblicherweise im Aussenbereich gelagert, wobei sich allfälliges Leckage-Gas schnell verflüchtigt und somit ein explosives Gemisch verhindert wird. In unserem Fall wird das H2 in handelsüblichen Gasflaschen gelagert, die die schweizerischen Sicherheitsstandards und Normen voll erfüllen.
 

Lohnt es sich heute, eine P2G-Anlage zu installieren?

Die Antwort darauf hängt von vielen Faktoren ab und muss sich immer auf das konkrete Bauobjekt und die Ansprüche der Bauherrschaft beziehen. Grundsätzlich stellt sich die Frage, wie oft der Wasserstoffspeicher pro Jahr aufgeladen werden kann. Denn mit jedem Ladezyklus erwirtschaftet die Anlage einen Deckungsbeitrag, der zur Amortisation beiträgt. Auch dieses Potenzial testen wir mit der Anlage und entwickeln das Konzept entsprechend weiter. Die Bauherrschaft des Seebrighofs beweist mit dem Projekt aber durchaus auch Pioniergeist. So lässt sie die Anlage nicht nur aus rein monetärer Betrachtung installieren. Man möchte hier vorneweg gehen und einen Beitrag leisten zur Reduktion der Versorgungslücke im Winter - unsere Gesellschaft unabhängiger machen von Energieimporten aus fossilen Quellen. Die Anlage am Seebrighof kann dank kostengünstiger Umsetzung gut finanziert werden. Sie leistet einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung saisonaler Speichertechnologien. Wie wirtschaftlich die Technologie effektiv ist, ist Gegenstand unserer Untersuchungen. In den nächsten Jahren rechnen wir allerdings nochmal mit einer deutlichen Preisreduktion auf dem Wasserstoffmarkt, was der Technologie Auftrieb verleihen könnte.

Wie beurteilen Sie das Projekt vor dem Hintergrund der Energiestrategie 2050 des Bundesrats?

In der Energiestrategie 2050 nehmen Speichertechnologien auf der Basis von Gasen und Flüssigkeiten einen hohen Stellenwert ein. EKZ erreicht mit der ersten standardisierten Power-to-Gas-Anlage einen wichtigen Meilenstein, der für die zukünftigen Entwicklungen beispielhaft sein könnte. Wollen wir Wärme- und Stromversorgung wie auch die Mobilität mit erneuerbaren Energiequellen vollumfänglich speisen, braucht es Anstrengungen Efforts in allen Bereichen. Wasserstoff als Speichermedium kann dazu beitragen, die Herausforderungen der Stromversorgung im Winter zu entschärfen.

Existieren ähnliche, bereits realisierte Projekte im Kanton Zürich oder der Schweiz?

In der Schweiz gibt es einige wenige Immobilien mit Wasserstoff-Anlagen, auch im Kanton Zürich. Der Unterschied dieses Projekts ist das standardisierte Konzept, welches einfach und kostengünstig auf andere Gebäude angewendet werden kann.

Wie hoch ist dank der Anlage der Eigenverbrauch mit Energie und wie steht es um den Wirkungsgrad der P2G-Anlage?

Dank der Power-to-Gas-Anlage kann der grösste Teil des Solarstroms direkt lokal verbraucht werden. Die elektrische Effizienz der P2G-Anlage beträgt über alle Prozesse rund 30 bis 35 Prozent. Der Rest fällt als Abwärme an, die im Sommer für die Warmwassererwärmung und im Winter für die Heizung verwendet wird.

Könnte man sich im Seebrighof komplett eigenständig mit Energie versorgen?

Dies wäre technisch möglich und wird in einzelnen Objekten bereits auch so gemacht. Allerdings wäre dies sehr kostenintensiv und war daher in diesem Projekt nicht das Ziel.

Ist es nicht gefährlich, Wasserstoff in einem Tank zu lagern?

Bei der Lagerung von brennbaren und potenziell explosiven Gasen wie z.B. Erdgas oder Wasserstoff sind die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Diese Massnahmen werden von den Behörden überprüft, um sichere Installationen zu gewährleisten. Wasserstoff wird üblicherweise im Aussenbereich gelagert, wobei sich allfälliges Leckage-Gas schnell verflüchtigt und somit ein explosives Gemisch verhindert wird. In unserem Fall wird das H2 in handelsüblichen Gasflaschen gelagert, die die schweizerischen Sicherheitsstandards und Normen voll erfüllen.
 

Lohnt es sich heute, eine P2G-Anlage zu installieren?

Die Antwort darauf hängt von vielen Faktoren ab und muss sich immer auf das konkrete Bauobjekt und die Ansprüche der Bauherrschaft beziehen. Grundsätzlich stellt sich die Frage, wie oft der Wasserstoffspeicher pro Jahr aufgeladen werden kann. Denn mit jedem Ladezyklus erwirtschaftet die Anlage einen Deckungsbeitrag, der zur Amortisation beiträgt. Auch dieses Potenzial testen wir mit der Anlage und entwickeln das Konzept entsprechend weiter. Die Bauherrschaft des Seebrighofs beweist mit dem Projekt aber durchaus auch Pioniergeist. So lässt sie die Anlage nicht nur aus rein monetärer Betrachtung installieren. Man möchte hier vorneweg gehen und einen Beitrag leisten zur Reduktion der Versorgungslücke im Winter - unsere Gesellschaft unabhängiger machen von Energieimporten aus fossilen Quellen. Die Anlage am Seebrighof kann dank kostengünstiger Umsetzung gut finanziert werden. Sie leistet einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung saisonaler Speichertechnologien. Wie wirtschaftlich die Technologie effektiv ist, ist Gegenstand unserer Untersuchungen. In den nächsten Jahren rechnen wir allerdings nochmal mit einer deutlichen Preisreduktion auf dem Wasserstoffmarkt, was der Technologie Auftrieb verleihen könnte.

Wie beurteilen Sie das Projekt vor dem Hintergrund der Energiestrategie 2050 des Bundesrats?

In der Energiestrategie 2050 nehmen Speichertechnologien auf der Basis von Gasen und Flüssigkeiten einen hohen Stellenwert ein. EKZ erreicht mit der ersten standardisierten Power-to-Gas-Anlage einen wichtigen Meilenstein, der für die zukünftigen Entwicklungen beispielhaft sein könnte. Wollen wir Wärme- und Stromversorgung wie auch die Mobilität mit erneuerbaren Energiequellen vollumfänglich speisen, braucht es Anstrengungen Efforts in allen Bereichen. Wasserstoff als Speichermedium kann dazu beitragen, die Herausforderungen der Stromversorgung im Winter zu entschärfen.

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