BURGHAUSEN – AfD will qualitativ hochwertige und grundlastfähige Energieversorgung in Burghausen durch Biowasserstoff-Erzeugung nach dem Tetzlaff-Prinzip testen und so Endkunden-Strompreise von 2-6 ct/KWh ermöglichen. .
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Dipl.-Ing Karl-Heinz Tetzlaff war leitender Ingenieur bei den Höchst-Werken in Frankfurt am Main und hat bis zu seinem Tod 2014 an einem nachhaltigen Energiekonzept gearbeitet, bei dem Wasserstoff als Sekundärenergieträger eine zentrale Rolle spielt. Dieser Wasserstoff wiederum wird aus der Umwandlung von z.B. Pflanzen, oder Abfällen etc. in molekularen Wasserstoff erzeugt, was im Prinzip nichts Neues ist, von Tetzlaff jedoch optimiert wurde. Da bei diesem Verfahren auch die Zellulose von z.B. Pflanzen als Energieträger genutzt werden kann, kann – im Vergleich zu den bisher betriebenen Biogasanlagen – die Energieausbeute etwa verdreifacht werden.
Wegen dieser hohen Ausbeute und der einfachen Infrastruktur, diese Ausbeute zu erzielen, wird es nach seiner Überzeugung möglich sein, Energie – im Vergleich zu heute – deutlich billiger zu produzieren. Tetzlaff rechnet mit folgenden Endkundenpreisen:
- Strom beim Endkunden: 2-6 ct/kWh.
- PKW-Treibstoffkosten um die 1 €/ 100 km.
- Wärme beim Endkunden: 2-6 ct/kWh.
Schon hieran ist erkennbar, aus welcher Richtung diesem Konzept die größten Widerstände entgegengebracht werden: von den Gruppen, die weiterhin ihre ineffizienteren Lösungen in möglichst großer Menge in den Markt bringen wollen.
Hinzu kommen die Vorteile:
- Volatile Stromerzeugung ist problemlos absorbierbar
- Einfacher Übergang von einer Stromwirtschaft zu einer Wasserstoffwirtschaft.
- Voller Umwelt- und Klimaschutz.
Dem stünden bei einer bundesweiten Einführung einmalige Investitionskosten von etwa 40 Mrd. € gegenüber, die darüber hinaus wohl auch noch auf 20 Jahre verteilt werden könnten.
Vor diesem Hintergrund würde sich für Deutschland mehrere 100 Mrd. € pro Jahr als volkswirtschaftlicher Gewinn erzielen lassen.
Hinzu kommt, für den, der es für wichtig hält, daß weder bei der Herstellung dieses Wasserstoffs, noch bei dessen Nutzung Emissionen irgend einer Art auftreten. Die Nutzung ist, für den, der dies für wichtig hält, daher „klimaneutral“. Hinzu käme daher:
- Klimaschutzverhandlungen würden irrelevant, da diese Technik keinerlei- angeblich schädliche – Emissionen hervorbringt.
- Die kostenlose und verlustlose Stabilisierung des Stromnetzes ist ein weiterer, willkommener Synergie-Effekt dieser Wasserstoffwirtschaft.
- Außerdem würde die wenig effiziente Elektrolyse für die Erzeugung von Wasserstoff überflüssig, was wiederum die Zahl der zuzubauenden Windkraftwerke und Photovoltaikflächen erheblich begrenzt.
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Verdreifachung der Energieausbeute nach dem Tetzlaff-Konzept
Karl-Heinz Tetzlaff war davon überzeugt, daß der Wasserstoff der Energieträger der Zukunft ist. Das einzige Problem sieht er in der Frage der Herstellung der notwendigen Mengen an Wasserstoff.
Als Lösung schlägt er ein Konzept vor, einen Rohstoff zu verwenden, der im Überfluss vorhanden ist: Cellulose (fachsprachlich). Die Zellulose (normalsprachlich) ist mit einem Massenanteil etwa 50 % Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwände und damit die häufigste organische Verbindung und auch das häufigste Polysaccharid, also Vielfachzucker. Cellulose ist damit auch das am häufigsten vorkommende Biomolekül.
Sie ist biochemisch betrachtet unverzweigt und besteht aus mehreren hunderten bis zehntausenden, so genannten
- β-1,4-glycosidisch verknüpften, β-D-Glucose- bzw.
- Cellobiose-
Einheiten. Diese hochmolekularen Zellulose-Ketten lagern sich wiederum zu größeren Strukturen zusammen, die dann als reißfeste Fasern in Pflanzen häufig statische Funktionen haben.
Diese Zellulose und die darin enthaltene Energie wird durch herkömmliche Biogasanlagen kaum genutzt, was zur Folge hat, daß die in ihr enthaltene Energie bisher auch von Biogasanlagen kaum verwertet wird. Das Tetzlaff-Konzept zur Energieherstellung ändert dies und nutzt auch die Zellulose. Dies hat zur Folge, daß das zur Nutzung herangezogene z.B. Pflanzenmaterial viel effizienter genutzt werden kann, es also mehr Energie zur Umwandlung bereitstellt.
Im Vergleich zu herkömmlich betriebenen Biogasanlagen ist damit, bei identischer Beschickung, eine ca. dreifache Energieausbeute, bei gleichzeitiger Ausweitung des verwerteten Zelluloseträgers möglich, denn es kommen nun auch Materialien in Betracht, die bisher nicht in Betracht kamen, also z.B. Laub statt auf dem Acker angebauter Energiemais.
Eine in Güssing / Burgenland erstellte Prototypanlage liefert unter den von Tatzlaff beschriebenen Bedingungen etwa 1.6MW mit einem Wirkungsgrad – bezogen auf den Brennwert der eingebrachten Biomasse – von bisher bereits 64 Prozent.
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AfD im Landkreis Altötting setzt sich für Probereaktor in Burghausen ein
Die AfD im Landkreis Altötting erkennt in diesem Konzept einen interessanten Ansatz, der es ermöglichen könnte, ein Industriegebiet, oder eine komplette Stadt durch qualitativ hochwertigen und grundlastfähigen Qualitätsstrom zu versorgen. So lange das Erdgasnetz noch nicht komplett ausgebaut ist, bieten sich z.B. die Wacker-Werke mit ihrem hohen Strombedarf als sich aufdrängender Abnehmer für diese „grün“ erzeugte Energie an.
Auch die Stadt Burghausen könnte mit ihrem neu geschaffenen Stromversorger im Rahmen der Stadtwerke derartigen Strom günstiger als bisher produzieren und dann als Gewinnbringer für die Stadtwerke wirken lassen.
Der Hochschulstandort Burghausen könnte dieses Konzept wissenschaftlich begleiten.
Aus mindestens diesen Gründen setzt sich die AfD im Stadtrat zu Burghausen für die praktische Umsetzung und Erprobung dieses Konzepts ein.
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Das Tetzlaff-Konzept zur Gewinnung des Energieträgers Bio-Wasserstoff
Wasserstoff in jeden Haushalt
Wasserstoff, „missing link“ bei den Erneuerbaren Energien
Fossile Energien werden – politisch gewollt – permanent verteuert. Hinzu kommt, daß es ebenfalls politisch gewollt ist, Strom als Energieträger zu nutzen, z.B. durch Wärmepumpen und Infrarotheizungen im Heizungsbereich.
Der Stromverbrauch wird daher trotz aller Anstrengungen zur Effizienzsteigerung nicht sinken, sondern eher noch steigen. Wo soll aber der Strom herkommen, wenn – politisch gewollt – sowohl die Atomkraft als auch die Kohlekraftwerke abgeschaltet werden sollen.
Die – politisch gewollt – priorisierten Energieträger Wind und Photovoltaik stehen jedoch nicht stetig zur Verfügung, ja die Photovoltaik fällt für den Wärmemarkt im Winter praktisch vollständig aus.
Diese Lücke füllt die Möglichkeit, Wasserstoff aus Zellulose zu gewinnen, was nicht nur eine Grundlast-Technik, wie die Biogasanlagen, ist, sondern darüber hinaus eine Technik, die Regelenergie zur Verfügung stellt.
Während zur Speicherung von Wind- und Sonnenenergie ca. 400 Walchensee-Speicherkraftwerke für Deutschland notwendig wären, mitsamt den zugehörigen aufwändigen Überlandtrassen zum Stromaustausch, würde eine echte Wasserstoff-Wirtschaft mittelfristig eine solche Regelenergie ohne fossile Energie zur Verfügung stellen können, so daß Speicher und Stromtrassen im bezahlbaren Rahmen bleiben können.
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Wie soll das gehen?
Biomasse wird bisher schon als Speichermedium genutzt, z.B. in Heizwerken und Heizkraftwerken mit angeschlossener Fernwärmeversorgung. Die meisten Anlagen arbeiten mit Hackschnitzeln und nur wenige Anlagen erzeugen auch Strom. Aber schon bald wird ein Ende des Ausbaus erreicht, da nicht mehr Holz aus nachhaltiger Wirtschaft zur Verfügung steht. Die Stromerzeugung aus Holz ist demnach begrenzt. Biogasanlagen können noch ausgebaut werden, sie erzeugen aber Grundlast und auch ihr Ausbau bringt verschiedene Probleme mit sich (Monokultur, schwierige Abwärmenutzung).
Die Bio-Wasserstoffwirtschaft nutzt eine ähnliche Biomasse wie die Biogasanlage, nämlich Grassilage (auch Energiegras), die Effizienz ist aber etwa dreimal so hoch, da der Strom beim Endkunden in KWK-Anlagen wärmegeführt erzeugt wird. Auch bestehende Biogasanlagen können in die Wasserstofftechnik integriert werden. Sie werden gebraucht, um den nährstoffreichen Presssaft aus der Silage zu vergären und damit den Mineralstoffkreislauf zu schließen.
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Die Umsetzung nach Karl-Heinz Tetzlaff
Und jetzt zur Bio-Wasserstoffwirtschaft nach Karl-Heinz Tetzlaff
Grassilage (Wassergehalt ca. 70 bis 75 Prozent) wird ausgepresst und der Presskuchen mit max. 50 Prozent Wassergehalt wird in speziellen Vergasungsanlagen bei 850 Grad Celsius in ein sog. Synthesegas umgewandelt. Da mit hohen Wassergehalten und Luftabschluss gearbeitet wird, ist dieses Synthesegas fast Stickstoff-frei und enthält schon sehr viel Wasserstoff (ca. 10 bis 40 Prozent). Ein weiterer wesentlicher Anteil ist Kohlenmonoxid, das durch Wasserdampfzugabe bei ca. 350 Grad zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgebaut wird. Jetzt haben wir die richtige Gaszusammensetzung und müssen nur noch die Stoffe trennen. Wir bekommen hochreinen Wasserstoff, hochreines Kohlendioxid, brennbare Restgase und ca. ein Prozent Asche. Die Restgase können verwendet werden, um den Prozess zu beheizen, die Asche kann als Dünger auf Wiesen und Felder ausgebracht werden. Wenn das Kohlendioxid in die Atmosphäre entlassen wird, ist der Prozess CO2-neutral, es kann aber auch für die verschiedensten Zwecke weiterverwendet werden, da es in sehr reiner Form anfällt (Gewächshäuser, Algenproduktion, Arbeitsgas für Wärmepumpen, Methansynthese usw.).
Vorteil bei der Wasserstoffherstellung: ca. 80 Prozent der in der Biomasse gespeicherten Energie steht nach dem Prozess im Wasserstoff zur Verfügung.
Und jetzt kommen die entscheidenden Schritte: Der Wasserstoff wird per Gasleitung verlustfrei zum Endkunden gebracht, ähnlich wie heute das Erdgas, und dort in wärmegeführten Brennstoffzellen genutzt. Es entstehen also keine weiteren Verluste, weder bei der Weiterleitung noch bei der Nutzung, da die Brennstoffzellen automatisch den Brennwert des Wasserstoffs umsetzen und nur dann in Betrieb sind, wenn die Abwärme gebraucht wird. Da die Brennstoffzellen etwa gleich viel Strom wie Wärme produzieren, entsteht in jedem angeschlossenen Haushalt automatisch ein Stromüberschuss und zwar genau zur richtigen Zeit, nämlich im Winter mehr als im Sommer.
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Damit füllt die Wasserstoffwirtschaft in idealer Weise die Lücke bei den erneuerbaren Energien.
Nur der Anfang ist nicht ganz einfach. Da es sich um eine völlig neue Technik handelt, brauchen wir eine komplett neue Infrastruktur, die anfangs neben der Erdgasversorgung aufgebaut werden muss. Zusätzlich zur Wasserstoff-Leitung muss aber auch die Produktion und der Verbrauch von Wasserstoff Schritt für Schritt entwickelt und aufgebaut werden. Wenn aber das erste Wasserstoffwerk produziert und die ersten hundert Brennstoffzellen arbeiten, dann wird es ganz schnell gehen, denn die wirtschaftlichen Vorteile sprechen für sich. Der Endverbraucher wird seine Wärme praktisch kostenlos produzieren, weil er allein durch die Vorteile bei der Stromerzeugung sämtliche Ausgaben für Wasserstoff, Wartung und Gebühren bezahlen kann. Diese Wärmeerzeugung zum Nulltarif wird gewaltigen Druck auf die Erdgasversorger ausüben auf Wasserstoff umzustellen.
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Damit ergibt sich sofort die Frage: Warum funktioniert das nicht mit Erdgas?
Im Prinzip geht es schon, aber es ist aus vielen Gründen alles andere als wirtschaftlich. Mit dem Programm „Callux“ wird schon seit Jahren mit viel Förderung versucht, die Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen zum Endkunden zu bringen. Bis jetzt sind weniger als 300 Geräte in Betrieb und einige Firmen haben sich schon zurückgezogen, da an eine Wirtschaftlichkeit nicht zu denken ist.
Es gibt vielmehr unzählige Probleme, die vorhersehbar waren: Brennstoffzellen arbeiten mit Wasserstoff und dieser muss erst im Gerät aus Erdgas erzeugt werden. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad und die Geräte werden träge. Ein Start dauert mindestens 30 Minuten und viele Starts schädigen das Gerät. Um einen möglichst langen Betrieb sicherzustellen, werden Geräte mit nur einem Kilowatt elektrischer Leistung gebaut, die dann aber nur die Grundlast abdecken und ein viel zu hohes Kosten-/Nutzen-Verhältnis haben. Während Brennstoffzellen am Wasserstoffnetz praktisch keine Betriebskosten verursachen, gehören Brennstoffzellengeräte am Erdgasnetz zu den teuersten Varianten der Beheizung eines Einfamilienhauses.
Doch zurück zur echten Wasserstoffwirtschaft. Wie hoch ist hier die Effizienz?
Am besten verdeutlicht das eine Faustformel: Ein Hektar Grünland versorgt eine ganze Familie mit Energie.
Ca. 5.000 kWh Strom, 20 MWh für Heizung und Warmwasser und 10 MWh fürs Auto (15.000 km)
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Wie wird der Wasserstoff zur Regelenergie?
Was heißt eigentlich Regelenergie? Ohne Speicher muss die Energieerzeugung mit dem Verbrauch immer genau zusammenpassen, sonst gibt es Probleme. In der Realität gibt es aber Tag und Nacht, Sommer und Winter, und damit ändert sich der Verbrauch stündlich, ja minütlich. Den Ausgleich schaffen die Stromkonzerne mit großen Verbundnetzen und mit Speicherkraftwerken. Bei der Wasserstoffwirtschaft wirken sich einige Aspekte selbststabilisierend aus, andere ermöglichen eine einfache Nachregelung. Die wichtigste Eigenschaft der Wasserstoffwirtschaft ist die Kraft-Wärme-Kopplung beim Endkunden. Sie hat zur Folge, dass im Winter mehr Strom erzeugt wird als im Sommer und das ist gut so, weil da die Photovoltaik praktisch ausfällt und gerade da mehr Strom für Wärmepumpen und Infrarotheizungen gebraucht wird. Die Diskrepanz zwischen Erzeugung und Verbrauch von Strom ist damit wesentlich entschärft, so dass ein Ausgleich über einfache Preisgestaltung (einfaches smart grid) und über Wärmepufferung möglich wird (BHKW an Fernwärmenetzen, Kühlhäuser, etc.).
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Wie aber wird eine schwankende Wasserstoff-Nachfrage ausgeglichen?
Tag- und Nachtschwankungen kann das Wasserstoffnetz in der Regel im Netzdruck abpuffern. Wenn am Tag mehr Wasserstoff verbraucht wird, dann wird der Druck absinken. In der Nacht, wenn der Verbrauch zurückgeht, wird dann wieder ein höherer Druck aufgebaut.
Jahreszeitliche Schwankungen können erst ab einer Ausbaustufe von drei bis vier vernetzten Wasserstoffwerken gut ausgeglichen werden. Im Winter werden alle Werke in Betrieb sein. Wenn dann im Frühjahr und Sommer der Verbrauch absinkt, wird ein Werk nach dem anderen den Betrieb einstellen, so dass immer nur so viel Wasserstoff erzeugt wird, dass der Bedarf gedeckt werden kann. Nur beim ersten Werk muss man auf Erdgasreformer zurückgreifen, um eine ausreichende Versorgungssicherheit garantieren zu können.
Wie kann man anfangen?
Der Anfang ist wirklich nicht leicht. Eine komplett neue Infrastruktur muss aufgebaut werden, die Erzeugung, die Leitung und die Geräte beim Verbraucher. Aber es gibt durchaus Übergangslösungen. So könnte man z.B. Wasserstoff ins bestehende Erdgasnetz zusätzlich einspeisen, was ja unter dem Namen Windgas schon propagiert wird. Der Normalkunde würde keinen Unterschied merken, ein Kunde mit Brennstoffzelle aber könnte damit schon Strom erzeugen. Dazu wird das Mischgas durch eine Brennstoffzelle geleitet, diese holt sich gezielt den Wasserstoff heraus und setzt ihn in Strom und Wärme um, während das Methan einfach hindurchströmt und in einem nachgeschalteten Gasheizkessel verbrannt und genutzt wird. Etwas Erfindergeist und wir könnten den Umstieg in wenigen Jahren schaffen.
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Zusammenfassung der Vorteile einer Wasserstoffwirtschaft:
- durch einfache Kraft-Wärme-Kopplung beim Endkunden verdoppelt sich die Effizienz
- mit steigender Effizienz wird weniger Primärenergie verbraucht
- durch den niedrigen Primärenergieverbrauch wird regionale Selbstversorgung möglich (die anderen erneuerbaren Energien helfen ja mit: Wind- und Wasserkraft, Biogas, Geothermie und PV)
- eine gut berechenbare nachhaltige Biomasse wird erschlossen (feuchte Biomasse, Grassilage)
- die Landwirtschaft erhält ein neues Standbein, auch Nebenerwerb lohnt sich wieder
- verträglich mit dem Fremdenverkehr: keine Monokultur, die Landschaft wird weiterhin gepflegt
- die Abhängigkeit von Energielieferungen gehört der Vergangenheit an
- die Energie wird umweltverträglich bereitgestellt und bleibt bezahlbar
- die Kernenergie wird so überflüssig wie ein Kropf