2G Energy : Spanisch

Contribución técnica para la energía 4.0

Empresa municipal pionera en la transición energética

Subtitulo:

La empresa municipal de Haßfurt produce 100 % de energia renovable con Power to Gas y una nueva cogeneración de Hidrogeno H2-CHP

Texto:

"El cambio energético comienza a pequeña escala" - con esta frase Norbert Zösch, jefe de Stadtwerk Haßfurt GmbH (Empresa municipal de electricidad , gas y agua de Hassfurt), resume la filosofía de la empresa de servicios públicos de los aproximadamente 14,000 habitantes de Haßfurt en la Baja Fran- conia en Baviera: "Hace tiempo que pensamos en "grande" cuando se trata de transformar la empresa y sus servicios para un futuro energético basado en energías renovables". La Stadtwerk Haßfurt GmbH forma, junto con la Städtische Betriebe GmbH (instalaciones locales de calefacción y ocio) y la Rechen- zentrum Haßfurt GmbH (Centro de cálculo de Hassfurt), el triunvirato de las empresas municipales.

Las cuatro megatendencias de demografía, digitalización, descarbonización y, por último, pero no menos importante, descentralización, fueron las pautas para adaptarse a los desafíos de la transi- ción energética. Como resultado de la descentralización, que se considera necesaria para garantizar la viabilidad futura, el Stadtwerk Haßfurt ve grandes desafíos por venir, ya que la creciente descen- tralización de la generación tendrá un fuerte impacto en todas las etapas de la cadena de valor. Esto resulta de los altos costos de inversión para la expansión de la red, el software y los servicios de TI y, por último, pero no menos importante, el hecho de que se pueden esperar nuevos actores en el mercado de la energía y, por lo tanto, una mayor competencia.

Stadtwerk Haßfurt lo quiere contrarrestar con una amplia gama de servicios: un portal de ener- gía, tarifas innovadoras de electricidad basadas en EEX y la integración de hogares inteligentes para la contratación todo en uno. Pero primero, la atención se centra en la prueba de que un suministro de energía seguro y económicamente competitivo basado en energías renovables, es posible mediante el uso de tecnologías de generación equilibradas, y almacenamiento.

Tampoco se ha pasado por alto el suministro de calor, porque ya hoy una parte significativa de la demanda de energía térmica para el calor local en el área urbana está cubierta por la energía residuala de una planta de biogás (2,35 MW), los colectores solares y otras plantas de energía renovable.

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Mezcla de tecnologías de generación con PtG ( Power To Gas)

El balance eléctrico de Stadtwerk Haßfurt de 2010 a 2017 muestra una proporción cada vez mayor de generación renovable. Si inicialmente significaba el 29%, el objetivo del 100% ya se había alcanzado en 2015 y representaba una participación del 208% con alrededor de 85,000 MWh en 2017. Cerca de 70,000 MWh provenían de la energía solar y eólica.

Para mantener la seguridad del suministro, el gran salto en la electricidad generada por la ener- gía eólica de poco menos de 2,400 MWh en 2010 a alrededor de 61,000 MWh en 2017 planteó nuevos desafíos para la empresa municipal de Haßfurt.

En octubre de 2016, Windgas Haßfurt GmbH & Co. KG, una empresa conjunta entre Stadtwerk Haßfurt y la cooperativa de energía ecológica de Hamburgo Greenpeace Energy, puso en marcha una planta de energía a gas (PtG-Power To Gas).

Las empresas Siemens AG, el grupo de empresas Pfaffinger y Next Kraftwerke GmbH, así como la Universidad de Ciencias Aplicadas de Schweinfurt, participaron en el proyecto como parte del estudio preliminar.

El corazón del sistema es un electrolizador PEM del tamaño de un contenedor del tipo Silyzer 200 de Siemens con una potencia máxima de 1,25 MW.

La instalación de vanguardia en Mainhafen convierte el exceso de electricidad del cercano par- que eólico Sailershaeuser Wald y otros sistemas de energía eólica y solar en hidrógeno renova- ble, también conocido como gas eólico.

Cada año, el electrolizador del tamaño de un contenedo,r genera un millón de kilovatios hora de gas verde que es alimentado a la red de gas por los 20,000 clientes proWindgas de Greenpeace Energy. En principio, puede almacenarse allí durante largos períodos de tiempo y luego conver- tirse en electricidad.

Por lo tanto, las plantas de gas eólico como las de Haßfurt son un componente importante para una transición energética exitosa: hacen que grandes cantidades de energías renovables se pue- dan almacenar a largo plazo y, por lo tanto, garantizan la seguridad del suministro incluso con altas proporciones de energía renovable. Los electrolizadores basados en la tecnología PEM (PEM

• membrana electrolítica de polímero) convierten el exceso de energía eólica y solar en hidró- geno con una eficiencia de alrededor del 70 por ciento, asegurando así que cada kilovatio hora de electricidad verde realmente se pueda usar y que los sistemas renovables no puedan debe reducirse si el suministro de electricidad excede la demanda o si la red no puede aceptar la elec- tricidad.

Los sistemas PEM del tamaño de un contenedor son extremadamente receptivos porque el electroli- zador cambia automáticamente su salida en milisegundos para estabilizar la frecuencia en la red y así evitar apagones debido a la sobrecarga de la red.

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En Haßfurt, el electrolizador ofrece este servicio a través del socio Next Kraftwerke como parte de una "planta de energía virtual" en la que varias plantas están interconectadas. Esta "oferta de control de energía" permite a los electrolizadores generar ingresos más allá de la producción de hidrógeno. La planta, para la que no había financiación, costaba alrededor de dos millones de euros. "El modelo de negocio de Windgas Haßfurt GmbH se basa en el hecho de que los costos de inversión se generan dentro de diez años", explica Norbert Zösch, Director Gerente de Stadtwerk Haßfurt GmbH, la base económica de la inversión.

La política influye en la rentabilidad de PtG(Power To Gas)

La clasificación de la tecnología PtG en marcos políticos y mecanismos de financiación juega un papel importante en lo que respecta a la eficiencia económica. La gente de Haßfurt trabaja con dos escena- rios, que se crearon como una proyección de costos en un estudio que precedió al proyecto: Los costos de producción de gas de electrólisis, cuando se clasifican como tecnología de acoplamiento sectorial, ascienden a aproximadamente 18 ct / kWh para un sistema actual y una operación ecológicamente sensible y amigable con la red (aprox. 3.000 horas completas de uso pa). Sin embargo, si el mismo sistema se clasifica como "usuario final", los costos de producción aumentan a 38 ct / kWh.

Los costos de producción del gas de electrólisis cuando se clasifican como tecnología de acoplamiento de sector ascienden a alrededor de 18 ct / kWh para la planta actual y una operación ecológicamente sensible y amigable con la red (aproximadamente 3.000 horas completas de uso por año). Sin em- bargo, si el mismo sistema se clasifica como "usuario final", los costos de producción aumentan a 38 ct / kWh.

Durante la electrólisis, el agua se divide en oxígeno, que se libera en el aire ambiente, y en hidrógeno con un alto grado de pureza. En el electrolizador PEM en Haßfurt, el proceso se lleva a cabo a una temperatura entre aproximadamente 30 y 70 ° C y a una presión de 35 bar. Luego, el gas se seca para eliminar la mayor cantidad de humedad posible. Un sistema de tratamiento de agua desmineraliza el agua utilizada antes de alimentarla a las pilas de electrólisis en las que tiene lugar el proceso.

Nueva era técnologica con la puesta en marcha del primer COGENERADOR DE HIDRÓGENO

Con la exitosa puesta en marcha de una central de Cogeneración de hidrogeno altamente innovadora (planta H2-CHP) para la conversión de hidrógeno regenerado en electricidad, la Städtische Betriebe Haßfurt GmbH expandió la planta existente de energía a gas (PtG).

El proyecto fue financiado por el Ministerio de Asuntos Económicos, Desarrollo Regional y Energía del Estado de Baviera (StMWi). El CHP instalado es un agenitor 406 SG de 2G Energy con una potencia eléctrica de 140 kW cuando funciona con hidrógeno.

Los socios del proyecto son Stadtwerk Haßfurt GmbH, 2G Energy AG de Heek y el Instituto de Tecno- logía Energética (IfE) de la Universidad Técnica del Este de Baviera en Amberg-Weiden.

La nueva planta de producción combinada de electricidad y calor, permite -a diferencia de lo que se llevaba haciendo hasta el momento, vertiendo el H2 en la red y utilizando en unidades de cogeneración convencionales- la operación con hidrógeno puro sin componentes de combustibles fósiles.

Esta es la primera vez que se implementa una cadena de almacenamiento libre de CO2 y electricidad para electricidad renovable en la práctica municipal. La cadena de almacenamiento conduce desde la generación de electricidad a partir de la energía eólica hasta la conversión en hidrógeno mediante electrólisis y almacenamiento en tanques de presión hasta la regeneración mediante cogeneración.

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El almacenamiento de hidrógeno permite que la planta de CHP funcione continuamente durante apro- ximadamente 15 horas, lo que aumenta considerablemente la flexibilidad del sistema.

Respuesta flexible al exceso de electricidad o escasez

Norbert Zösch considera que complementar la cadena de almacenamiento es una contribución im- portante para equilibrar la generación y la demanda: "Dado que tanto el sistema PtG como la unidad H2 CHP son altamente dinámicos, el sistema completo formado por electrolizador - unidad de alma- cenamiento - unidad H2 CHP, puede compensar tanto los excedentes como la escasez de la generación de electricidad renovable, localmente o equilibrar el balance de energía en la red de distribución.

La unidad de cogeneración 406 SG la suministró 2G Energy AG como una solución de contenedor plug&play. Frank Grewe, jefe de desarrollo de 2G Energy AG, espera una creciente demanda de H2- CHP: "Después de la primera instalación de un H2-CHP ya en 2012 en el aeropuerto BER de Berlín, el siguiente haso ha sido Hassfurt con un CHP agenitor que puede funcionar 100% con hidrógeno y tam- bién paralelamente con 100% gas natural o biogás, o una mezcla de hidrógeno y gas natural. El fun- cionamiento seguro yflexible, como parte de un uso amplio delos conceptos de PtG con un Cogene- rador, es una piedra angular importante para el trabajo de desarrollo en 2G ".

La planta de H2-CHP en Haßfurt tiene una segunda conexión de gas para poder operar también con gas natural, en cuyo caso la potenciaeléctrica nominal es de 200 kW.

Grewe aún ve potencial de desarrollo para elrendimiento de las plantas de CHP-H2 en comparación con la operación con gas natural: "Augmentar la potencia nominal del funcionamiento con hidrógeno para que llegue al mismo nivel que con gas natural, es un objetivo de desarrollo a corto plazo.

Además de augmentar su disponibilidad del sistema, la reducción adicional en los costes de produc- ción de las unidades H2 CHP es ahora el foco del trabajo de desarrollo en 2G ".

El proyecto cuenta con el respaldo científico y técnico del Instituto de Tecnología Energética. Los in- vestigadores esperan que el proyecto proporcione información práctica y experiencia a largo plazo sobre la operación de hidrógeno en las plantas de cogeneración. Por otro lado, el módulo también sirve como una plataforma de investigación para futuros desarrollos en la tecnología H2 CHP y, por lo tanto, está equipado con acceso especial a tecnologías de medición

Premios por un papel pionero

Si bien la implementación de la transición energética en el contexto nacional se ha perdido o "atascado" en muchas esquinas y bordes, como por ejemplo al agregar molinos de viento y expandir las redes de transmisión, una empresa municipal relativamente pequeña como Haßfurt demuestra que el cambio de energía es posible con un enfoque descentralizado. Porque además del lado del pro- ductor, los consumidores también se incluyen en el concepto a través de la red de calefacción local.

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Con un almacenamiento con batería (8 MWh), que se encuentra en fase de construcción y dos más, para las cuales se está implementando actualmente la planificación de ejecución, la llamada "Dunkelflaute" ( calma oscura, espacio de tiempo donde no hay producción eléctrica ni solar ni eólica) se puede contr rrestar de manera efectiva.

El despliegue nacional de 10,000 medidores inteligentes en el período 2008-2011 y, por último, pero no menos importante, la inclusión de hogares en el contexto de proyectos de prosumidores con "ca- lefacción que genera electricidad" han promovido la aceptación de los ciudadanos. Sin esta amplia aceptación por parte de los clientes, la implementación de un papel pionero en la transición ener- gética ciertamente no hubiera sido posible. Como resultado, las personas en Haßfurt pueden estar justificadamente orgullosas de los diversos premios, como el Bavarian Energy Award 2018 o la "Perla de la transición energética" de la Fundación Heinrich Böll.

Imágenes

Leyenda de la imagen:

El cogenerador de hidrógeno agenitor H2-CHP 406 SG de 2G se utiliza para convertir nuevamente en electricidad el hidrógeno, que se obtiene de la energía eólica con la ayuda de un electrolizador como parte del concepto PtG de Stadtwerke Haßfurt.

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