Rolls-Royce Power Systems und die Duisburger Hafen AG haben ein CO2-neutrales Energiesystem für das neue Duisburg Gateway Terminal eröffnet. Es besteht aus Solar, Speicher und BHKW.

 

Ob Krananlagen, Terminalbeleuchtung oder die Versorgung des Bürogebäudes mit Wärme und Strom: Auf dem Duisburg Gateway Terminal (DGT) soll mit dem „enerPort II“-Projekt erstmals demonstriert werden, dass ein Terminal in der Größe von 33 Fußballfeldern mithilfe von Sonnenenergie und Wasserstoff klimaneutral betrieben werden kann. 

„Hier wird die Zukunft getestet“, sagt Alexander Garbar. Er ist Leiter der Unternehmensentwicklung der Duisburger Hafen AG (Duisport) und einer der Köpfe hinter dem Energiesystem des neuen Container-Terminals. Zusammen mit Experten von Rolls-Royce hatte er die Idee, ein autarkes und CO2-neutrales Energiesystem zu entwickeln − nicht nur für den Duisburger Hafen, sondern auch als Blaupause für andere Häfen und Infrastrukturprojekte. Aus dieser Idee heraus entstand das Forschungsprojekt „Enerport II“, gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium.

Im Zentrum steht ein Microgrid, das verschiedene Energieumwandlungs- und -speicheranlagen zur Bereitstellung von Strom und Wärme umfasst − von Photovoltaik über wasserstoffbetriebene Blockheizkraftwerke (BHKW) bis zu Brennstoffzellen. Auch die theoretische Versorgung umliegender Quartiere mit Wärme und Strom untersucht das Projektkonsortium. Projektpartner sind Rolls-Royce Power Systems, das Fraunhofer-Institut Umsicht, Westenergie Netzservice, Netze Duisburg sowie die Stadtwerke Duisburg.

Für das Terminal hat Rolls-Royce Power Systems die Energieinfrastruktur gebaut und verantwortet die Wartung. Gemeinsam mit dem Betreiber Duisport hat der Energiekonzern das CO2-neutrale und energieautarke Hafenterminal Anfang Juli eröffnet, wie Rolls-Royce mitteilte. Ende Juli ging die Anlage in den Dauerbetrieb. Kernkomponenten des Projekts „Enerport II“ sind zwei H2-ready-Blockheizkraftwerke, ein Batteriespeichersystem, Brennstoffzellensysteme sowie eine Photovoltaikanlage. Alle Anlagenkomponenten sind über ein eigenes Microgrid miteinander verbunden und werden über ein Energiemanagementsystem gesteuert.

Erfahrungswerte und Daten für künftige Projekte 

„Gemeinsam mit unserem Partner Duisport zeigen wir, wie skalierbare Technologien von Rolls-Royce konkret zur Transformation kritischer Infrastrukturen beitragen können − und damit auch zur Umsetzung der Energiewende“, sagt Jörg Stratmann, CEO von Rolls-Royce Power Systems.

Während der Entwicklungsphase des Projekts habe Rolls-Royce viel gelernt in Bezug auf die Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff. Dieses Wissen helfe dem Konzern auch bei weiteren Projekten wie etwa im Forschungsprojekt „Phoenix“, in dem mehrere Unternehmen und Forschungsstellen die notwendigen Technologien für noch effizientere „Wasserstoffverbrennungsmotoren entwickeln, die zukünftig die gleiche elektrische Energie erzeugen sollen, wie bei aktuell verfügbaren Erdgas-BHKW im größeren Leistungsbereich“. 

Außerdem konnte Rolls-Royce mit Enerport Erkenntnisse hinsichtlich der Integration verschiedener Komponenten für ein CO2-neutrales Gesamtsystem gewinnen. So sieht sich Rolls-Royce gut aufgestellt, dieses Energiesystem als Modell für die nachhaltige Energieversorgung von großen Logistikzentren und für andere Häfen, Infrastrukturprojekte und Industrieanlagen künftig zu nutzen.

Neuer Wasserstoffmotor erstmals verbaut 

Für den Konzern ist es auch eine Premiere: Mit Enerport setzt Rolls-Royce seine ersten beiden weiterentwickelten 12-Zylinder-Gasmotoren der „mtu Baureihe 4000“ für eine Energieversorgung mit 100 Prozent Wasserstoff als Kraftstoff ein.

Die erforderliche elektrische Energie für das im Endausbau 235.000 Quadratmeter große Gelände sollen die 1,3-MW-Photovoltaikanlage, das Brennstoffzellensystem sowie Blockheizkraftwerke erzeugen. Überschüssiger Strom wird gespeichert. Dafür wurde ein Batteriespeicher der Marke MTU mit 1,5 MW von Rolls-Royce installiert. Die beiden BHKW haben je eine elektrische Leistung von 931 kW und eine thermische von 748 kW.
   

Die beiden PEM-Brennstoffzellen kommen jeweils auf 600 kW. Das System versorgt das Hafenterminal mitsamt Infrastruktur − dazu gehören Krananlagen, Landstromsäulen, Pkw-Ladesäulen, Gebäude und Beleuchtung. Der Strombedarf liegt bei jährlich 3,5 Millionen kWh, der Wärmebedarf bei 77.000 kWh.

„Die erste Wasserstofflieferung erfolgte im Mai, seither wurden alle Komponenten erfolgreich getestet. Der Netzanschluss ist freigegeben, sodass auch Photovoltaik und Batteriespeicher ihren Beitrag leisten können“, sagt Alexander Garbar von Duisport. Auch Schiffe im Hafen würden von der neuen Infrastruktur profitieren. Über Landstromanlagen könnten sie ebenfalls emissionsfrei mit Energie versorgt werden.

Allerdings wird derzeit grauer Wasserstoff genutzt. Grüner Wasserstoff sei in der erforderlichen Menge noch nicht verfügbar. „Für die ersten Tests und die geplante Inbetriebsetzung verwenden wir grauen Wasserstoff, bereitgestellt von Messer Gase“, erklärte ein Sprecher von Duisport auf Nachfrage von E&M. Zukünftig plane der Betreiber dann aber den Einsatz von grünem, in Duisburg erzeugtem Wasserstoff für den Betrieb der BHKW und Brennstoffzellen, der per Lkw angeliefert wird. Geplant ist, dass ab 2027 ein Elektrolyseur grünen Wasserstoff erzeugt. Wenn es soweit ist, ist das Microgrid komplett CO2-neutral.

Darüber hinaus wird auch eine zukünftige Versorgung angrenzender Quartiere in Erwähnung gezogen. „Unser Microgrid läuft zuverlässig und zeigt, dass es möglich ist, so ein großes Hafenterminal völlig autark mit grüner Energie zu versorgen“, erklärt Alexander Garbar.

„Der Betrieb des Energiesystems wird an die Bedarfe der Krananlagen, der Landstromversorgung für Schiffe, der Ladestationen für Pkw, der Gebäude am Terminal, der Beleuchtung und anderer kleiner Verbraucher angepasst“, erläutert Professorin Anna Greve vom Fraunhofer Umsicht. „Hierbei können wir verschiedene Zielsetzungen verfolgen − zum Beispiel die Minimierung von CO2-Emissionen oder Kosten.“ Die möglichen Betriebsstrategien werden laut dem Forschungsinstitut mit mathematischen Optimierungen an das jeweilige Ziel angepasst. Der entsprechende Fahrplan wird mittels intelligenter Algorithmen unter Berücksichtigung der Randbedingungen und Kosten ermittelt.

Die Investitionskosten für das Projekt belaufen sich auf rund 20 Millionen Euro, davon kommen etwa 11,6 Millionen Euro nach Auskunft von Duisport als Fördermittel vom Bundeswirtschaftsministerium.