Einbeziehung der Wasserstofftechnologie in einem Mini-Grid-Standort in Nigeria

In diesem Projekt untersucht das RLI den Einsatz von grünem Wasserstoff als Alternative zu bestehenden Möglichkeiten der Stromversorgung in einem Mini-Grid in Nigeria. Durch eine konkrete Modellierung soll sich herausstellen, unter welchen Bedingungen die Nutzung von grünem Wasserstoff eine Option für eine sowohl nachhaltige als auch wirtschaftlich rentable Energieversorgung darstellt.

Was sind Mini-Grids?

Die sogenannten Mini-Grids, die manchmal auch als Mikro-Grids oder Inselnetze bezeichnet werden, sind lokal abgegrenzte und in sich geschlossene Stromnetze. Sie versorgen mehrere Haushalte oder Unternehmen mit Strom und können von verschiedenen fossilen und erneuerbaren Energiequellen gespeist werden. Dazu gehören zum Beispiel Photovoltaikanlagen (PV), Windturbinen, Wasserkraftwerke oder auch Dieselgeneratoren. Um die Versorgungsstabilität zu gewährleisten, enthält ein Mini-Grid oft auch Batteriespeicher.

Wasserstoff als Speichermöglichkeit für überschüssigen Strom

In sogenannten Hybridsystemen kombinieren Mini-Grids mehrere Arten der Stromerzeugung – etwa Dieselgeneratoren mit PV-Anlagen oder Windrädern. Dies geschieht häufig, um saisonale oder wetterbedingte Schwankungen auszugleichen. Diese Schwankungen entstehen, weil Erneuerbare Energien fluktuieren und nicht zu jeder Tages- oder Jahreszeit eine konstante Menge Strom liefern. Dieselgeneratoren dienen dann häufig als Reserve, um die Versorgungslücke zu überbrücken. Um ein Mini-Grid zu 100 Prozent aus Erneuerbaren Energien zu speisen, muss das Diesel-Back-up ersetzt werden. Entweder durch eine andere grüne Stromquelle oder durch eine Batterie, die das Netz versorgen kann, wenn die Erzeugung geringer ist als der Bedarf. Neben Blei- oder Lithiumbatterien kann auch Wasserstoff als Energiespeicher genutzt werden. In diesem Fall wird durch Elektrolyse überschüssige Energie in Form von Wasserstoff und Sauerstoff gespeichert. Der Wasserstoff kann dann mithilfe einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung genutzt werden, wenn das Angebot an Erneuerbaren Energien gering ist. Diese Option wird im Projekt genauer untersucht.

Selbst entwickeltes Open-Source-Tool kommt zum Einsatz

Das vom RLI entwickelte MVS-Tool ist eine Open-Source-Simulationssoftware, die die Simulation und Optimierung von Multivektor-Energiesystemen ermöglicht. Durch die Einspeisung von Informationen aus dem bestehenden Energiesystem, wie etwa Energiesystem-Assets, Verbrauchsdaten und ökonomischen Daten in das Tool, wurde das günstigste Energiesystemdesign unter der Berücksichtigung von Wasserstofftechnologie (Elektrolyseur, Speicher, Brennstoffzelle) für das Mini-Grid ermittelt. Dies umfasste sowohl die vorgeschlagenen zu installierenden Kapazitäten, als auch deren Betrieb und die spätere wirtschaftliche und technische Performance des Systems.

• Sammeln der Eingangsdaten des Auftraggebers
• Entwicklung eines Beispielszenarios als Grundlage für die Diskussion und Definition der nachfolgenden Szenarien
• Organisation und Durchführung eines Workshops zur Diskussion des Vorgehens, der Auswahlkriterien und der Szenarien
• Aufbau und Auslegung der technisch-wirtschaftlichen Systeme für die drei im Prozess entstandenen Szenarien
• Sensitivitätsanalysen des Szenarios durch Variation der Eingangsdaten