Referenzbericht: Energieerzeugungssystem Surf’n’Turf

Weltneuheit: auf dem schottischen Archipel Orkney wird Strom aus Wind- und Gezeitenenergie gewonnen. Um die gespeicherte Energie effizient nutzbar zu machen, unterstützt ein DC/DC-Wandler von ARADEX das Energiemanagement.

Das Wichtigste in Kürze

  • Energieerzeugung durch Wind- und Gezeitenturbinen
  • Weltweit erste Anlage zur Generierung von Gezeitenkraftstoff
  • Wandlung der elektrischen Energie durch 0,5 MW Elektrolyseur
  • Energiespeicherung in Form von Wasserstoff
  • 75 kW Brennstoffzelle für Rückwandlung des Wasserstoffs in elektrische Energie, Nutzung der Abwärme für die Heizung von Gebäuden
  • DC/DC-Wandler von ARADEX für Anbindung der Brennstoffzelle
  • Energienutzung für Aufladung von Elektrofähren und Energieversorgung der Hafengebäude
  • Kein CO2-Ausstoß   

Das Projekt

Ende September 2017 wurde auf den schottischen Orkney-Inseln ein innovatives System zur Energieerzeugung eingeweiht. Dabei wird elektrische Energie aus Wind- und Gezeitenturbinen gewonnen, welche für das Aufladen von Elektrofähren sowie für die Energieversorgung der Hafengebäude genutzt wird – bislang ein weltweit einmaliges System! Das sogenannte Surf ‘n‘ Turf-Projekt ist eine Kooperation der gemeinnützigen Organisation „Community Energy Scotland“, des „European Marine Energy Center“ (EMEC), dem „Orkney Islands Council“, „Eday Renewable Energy“ sowie „ITM Power“.

Die Herausforderung

Einerseits bietet Orkney günstige Bedingungen für das wind- und gezeitenbetriebene Wasserstofferzeugungssystem. Dazu zählen die dortigen Umweltbedingungen mit viel Wind, großen Wellen sowie deutlichen Gezeitenwechseln. Andererseits ergeben sich aus der abgeschiedenen geographischen Lage hohe Kosten für Energiespeicherung, Transport und Logistik.

Die Lösung

Für die Energiegewinnung wurden auf, bzw. vor der Insel Eday Wind- und Gezeitenturbinen installiert. Die so gewonnene Energie wird auf der Gezeitenprüfstelle von EMEC auf der Insel Eday mit Hilfe eines 0,5 MW Elektrolyseurs in Wasserstoff umgewandelt und schließlich in Tanks gespeichert. Für die Nutzung der Energie wird der Wasserstoff in die auf der Insel Mainland liegende Hafenstadt Kirkwall verschifft. Am Pier von Kirkwall wird der Wasserstoff schließlich mittels eines 75 kW Brennstoffzel-lensystems wieder in elektrische Energie umgewandelt und steht für die Aufladung der Batterien von Fähren und Fahrzeugen sowie für die Energieversorgung der Häuser zur Verfügung. Das Brennstoffzellensystem wurde von Arcola Energy in Kooperation mit Proton Motor Fuel Cells zur Verfügung gestellt.

Um Brennstoffzellen effizient in ein Energiesystem integrieren zu können, ist wegen deren niedrigen (ca. 80 V) und schwankendem Spannungsniveau ein DC/DC Wandler nötig, der das Spannungsniveau der Brennstoffzelle stabilisiert und auf das Niveau des Gesamtsystems anhebt. Bei dem Surf 'n‘ Turf- Projekt wurde hier auf einen VECTOPOWER DC/DC-Wandler von ARADEX zurückgegriffen. Der DC/DC Wandler VP5000 ermöglicht jedoch nicht nur eine effiziente Energiewandlung von Wasserstoff in elektrische Energie, sondern schützt durch den Spannungsausgleich auch die Brennstoffzelle vor zu schnellen Lastwechseln – wodurch die Lebensdauer der Brennstoffzelle maßgeblich erhöht werden kann.

Die Energiegewinnung mit Wind- und Gezeitenturbinen birgt in dem kohlenstoffarmen Schottland ein großes Potenzial für die Energieversorgung mit Wasserstoff. Der Projektinitiator Paul Wheelhouse, schottischer Minister für Wirtschaft, Innovation und Energie, kündigte an, die Verwendung von Wasserstoff als Ersatzstoff für CO2 auch in Zukunft zu unterstützen.

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