Klimaneutral durch Sektorenkopplung und erneuerbare Energien

Wie können Binnenhäfen bei der energetischen Transformation unterstützt werden? Diese Frage stand im Zentrum des Projektes »enerPort I«. Entstanden ist eine Methode, die verschiedene Energieanlagen und Power-to-X-Technologien kombiniert, optimiert und bewertet. Im Folgeprojekt geht es um die Umsetzung: Bei der Gestaltung eines neuen Containerterminals im Duisburger Hafen werden Technologien ausgewählt und passende Modelle entwickelt. Auf der ehemaligen Kohleinsel wird ein nachhaltiges Energiesystem installiert, das erneuerbare Energien, Energiespeicher und Verbraucher koppelt sowie benachbarte Quartiere versorgen kann.

Binnenhafen
Visualisierung des geplanten Terminals – Planungsstand: März 2019 (Foto © duisport)

Von der Bestandsanalyse zum Konzept: Wie kann die energetische Transformation von Binnenhäfen gelingen?

Bei den umfangreichen Vorarbeiten trugen die Projektpartner – das Fraunhofer UMSICHT und die Duisburger Hafen AG (duisport) – vor allem einem Faktor Rechnung: »Binnenhäfen sind besondere Stadtquartiere mit eigenen energetischen Anforderungen«, sagt Dr. Anna Grevé, Leiterin der Abteilung Elektrochemische Energiespeicher am Fraunhofer UMSICHT.

»Sie bieten sowohl dem nationalen wie internationalen Gütertransport als auch weiteren Industrien und Gewerben eine Heimat und liegen zudem häufig in der Nähe von Wohngebieten. Ihre Weiterentwicklung muss folglich wirtschaftlichen ebenso wie Klima- und Umweltschutzanforderungen gerecht werden.«

Am Anfang von »enerPort I« stand daher eine Bestandsanalyse: Wie lassen sich Binnenhäfen charakterisieren? Welche Handlungsfelder sind mit Blick auf die Energiewende erkennbar? Und wie sehen Anforderungen und Rahmenbedingungen speziell am Duisburger Hafen aus? Auf Basis der Antworten entwickelten die Forschenden technologieoffene und übertragbare Gesamtkonzepte zur Energienutzung und -versorgung von Binnenhäfen. Sie folgen einem cross-industriellen Ansatz zur Sektorenkopplung der Energiewirtschaft mit Produktion, Logistik, urbanem Raum und Mobilität, um übergreifend Synergien zu schaffen und die Potenziale der Standorte voll auszuschöpfen.

Von der Theorie in die Praxis: Im Duisburger Hafen wird ein nachhaltiges Energiesystem installiert

Dieses Know-how kommt bei »enerPort II« in die Anwendung. An dem neu geplanten Containerterminal DGT des Duisburger Hafens sollen die erarbeiteten Grundlagen in Form eines modular angelegten und systemisch ausgerichteten Pilotprojekts umgesetzt und getestet werden.

»Konkret werden wir ein nachhaltiges, wasserstoffnutzendes Energiekonzept umsetzen, das einen hohen Autarkiegrad anstrebt «, fasst Alexander Garbar, Manager Sustainability und stellvertretender Leiter der Unternehmensentwicklung bei duisport, zusammen. » Ein intelligentes lokales Energienetz koppelt und steuert erneuerbare Energien in Gestalt von Photovoltaik- und wasserstoffbasierten Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen mit elektrischen und thermischen Energiespeichern, Wasserstoffspeichern und Verbrauchern wie Landstrom, Ladesäulen und Krananlagen. Auch eine zukünftige Versorgung angrenzender Quartiere soll theoretisch betrachtet werden.«

Schlüsselkomponenten dafür sind Brennstoffzellen-Systeme und Wasserstoffmotoren zur Stromerzeugung sowie Batteriespeicher.

Eine Besonderheit ist der modulare Aufbau. Er schafft Voraussetzungen für eine kontinuierliche Fortsetzung des Transformationsprozesses, da Folge- oder Satellitenprojekte ohne Probleme angekoppelt werden können. Zum Beispiel Elektrolyseure oder wasserstoffbetriebene Lokomotiven.

»Auf diese Weise wird das Terminal zum Ankerpunkt und zur Keimzelle für den Transformationsprozess des gesamten Duisburger Hafens«, so Alexander Garbar.

In dieses Vorhaben fließen übrigens nicht nur die Expertisen des Fraunhofer UMSICHT und der Duisburger Hafen AG. Auch die Westenergie Netzservice GmbH, der Rolls-Royce-Geschäftsbereich Power Systems, die Netze Duisburg GmbH, die Stadtwerke Duisburg und die Stadtwerke Duisburg Energiehandel GmbH sind bei »enerPort II« an Bord.

Zudem wird »enerPort II« im Rahmen der »Technologieoffensive Wasserstoff« vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT