Schweinfurt will bis 2030 eine grüne Industriestadt sein – und damit weitgehend frei vom klimaschädlichen Kohlendioxid. Die Akteure bei der Zukunftsvision "Schweinfurt 2030" sind vor allem das Rathaus, die Großindustrie und die Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt (FHWS). Nachdem die Stadtwerke erst vor Tagen eine Zusammenarbeit mit Siemens Smart Infrastructure (die Schlaue Infrastruktur verbindet Energiesysteme mit Gebäuden und Industrien) für die Produktion von grünem Wasserstoff (nur erneuerbare Energien kommen zum Einsatz) eingegangen sind, hat die FHWS jetzt zwei auf Schweinfurt ausgelegte Simulationsprogramme im Rahmen eines Forschungsprojekts mit Wasserstofftechnik als weiteren Schritt in Richtung "Schweinfurt 2030" vorgestellt.

Auf Schweinfurt abgestimmte Modelle

Die Simulationen sollen auf die großen Veränderungen vorbereiten sowie die nötigen technischen, wirtschaftlichen und politischen Weichenstellungen wie auch die Kosten aufzeigen. Das Labor für Thermodynamik und Energietechnik der Fakultät Maschinenbau in Schweinfurt hat die Programme am Beispiel der Kugellagerstadt entwickelt. Geleitet wurde die Suche der zwei studentischen Teams nach Einsatzmöglichkeiten von Grünstrom und der Nutzung von Wasserstoff von Dr. Isabell Wirth und Professor Dr. Johannes Paulus.

Die eine Gruppe beschäftigte sich mit der Aufgabe, ein bereits an der Fakultät vorhandenes dynamisches Simulationsmodell zu optimieren. Zentrales Anliegen war das Speichern und Übertragen von schwankender Energie aus erneuerbaren Quellen für die Bereiche Wärme und Verkehr. Mit einer Software für mathematische und reglungstechnische Aufgaben bilanzierten die Studenten Energieströme unter verschiedenen Annahmen. Auch flossen in die Berechnungen Verbraucherdaten, Werte aus der Energieerzeugung, CO2-Emissionen sowie die Gesamtkosten ein. Heraus kam eine deutliche Senkung des Kohlendioxidausstoßes um den Faktor 5 (200 000 Tonnen CO2 statt 1 000 000 t im Jahr 2014).

Die Wasserstoffspeicher

Im Ergebnis zeigte sich, dass Wasserstoffspeicher überschüssige regenerative Energie kurzzeitig und saisonal bunkern und nach Bedarf erneut in die Netze schicken können, etwa für eine Nutzung im öffentlichen Nahverkehr.

Das zweite Team befasste sich mit dem Einsatz grüner Wasserstofftechnologie und entwickelte eine App, mit deren Hilfe Analysen der Wasserstoff-Prozesstechnik durchgeführt werden – vom Einsatz der Primärenergie über die Umwandlung bis hin zum Wasserstoff. Auch bei der Ermittlung der Kosten und der Einsparpotentiale wurde klar, dass Klimaneutralität nur durch den Einsatz von grünem Strom und der Nutzung von grünem Wasserstoff zu erreichen sei.

Pluspunkte und Nachteile

In einer abschließenden Bewertung trugen die Studierenden Vor- und Nachteile der Wasserstofftechnologie zusammen. Die Pluspunkte: nachhaltige Gewinnung aus erneuerbaren Energien (also CO2-frei), hohe Wirkungsgrade, flexibler Einsatz und bei entsprechender Umwandlung die Nutzung bestehender fossiler Infrastrukturen. Die Nachteile: Hohe Anlaufinvestitionen, Anpassung oder Neuerrichtung von Infrastrukturen, Umstellung industrieller Prozesse und eine knappe Fachkompetenz durch den Mangel an Ingenieuren.