Stand des Projekts
Projektziel ist die Detailplanung und Umsetzung eines nachhaltigen Energiekonzepts für das neu zu erschließende Containerterminal DGT (ehemals Kohleinsel) im Duisburger Hafen. Schwerpunkt für das Terminal sollen die Installation und Nutzung nachhaltiger und lokaler Energieumwandlungs- und Energiespeicheranlagen auf Basis von Wasserstoff sowie die vorbereitende Kopplung mit umliegenden Quartieren oder Industrieunternehmen sein. Auf diese Weise wird ein zunächst terminalbezogener lokaler Marktplatz für Energietransaktionen eingerichtet, der zukünftig erweitert werden kann. Im ersten Schritt erfolgt dazu die Detailplanung und optimierte Auslegung des Energiekonzeptes am Modellterminal DGT. Basierend darauf werden die benötigten Netz-, Umwandlungs- und Speichertechnologien für das innovative Microgrid ausgewählt und beschafft. enerPort II soll insbesondere auch als Ankerpunkt für weitere Satellitenprojekte dienen. Hierfür sind vor allem die Betrachtung der Quartiersanbindung sowie die Planung möglicher Erweiterungen von zentraler Bedeutung. Die Erzeugung und Verteilung von Wasserstoff nimmt in diesem Projekt systemisch eine zentrale Rolle ein, da sie als Schlüsseltechnologie für die Sektorenkopplung gilt. Im Demonstrationsbetrieb soll das Wechselspiel der verschiedenen Erzeuger, Speicher und Verbraucher analysiert und passende Geschäfts- und Betreibermodelle evaluiert werden. Die erzielten Ergebnisse sollen dann auf ihre Übertragbarkeit hin untersucht werden.
Energiekonzept Modellterminal DGT
Am Beispiel des DGT sollen Anforderungen an die Energieversorgung von Containerterminals identifiziert, in die systemische Planung einbezogen und mit den Randbedingungen und Charakteristika möglicher Erzeuger- und Speichertechnologien abgeglichen werden. Bislang gibt keinerlei Erfahrung in der Kopplung dieser Technologien, so dass ein Zusammenspiel der verschiedenen technischen Expertisen aller Partner bereits in der Detailplanung erforderlich ist, um das Risiko für die Implementierung des innovativen Microgrids zu minimieren. Mit Hilfe eines Anforderungskatalogs werden die notwendigen Voraussetzungen für das Microgrid am Terminal identifiziert. Basierend auf diesen Ergebnissen kann – mit den Erkenntnissen zu optimierten Gesamtkonzepten aus enerPort I – eine Vorauswahl relevanter Energieanlagen sowie Speicher getroffen werden. Die Vorauswahl erfolgt dabei auf Basis der technischen Expertise der einzelnen Partner Mit der Erstellung möglicher Sektorenkopplungs-konzepte mit Quartiersanbindungsfokus werden diese Ergebnisse in einem Vorkonzept des Microgrids zusammengeführt. Eine erste Datenerfassung insbesondere von Lastgangdaten bildet die Grundlage für die Auslegung der modularen Energieversorgung.
Aktueller Stand
- Die Erstellung eines Anforderungskatalogs für das modulare Energiekonzept am Terminal ist erfolgt und befindet sich in der Abstimmung des Projektkonsortiums.
- Parallel ist mit Arbeiten zum Abgleich des Anforderungskatalogs mit den Erkenntnissen der optimierten Gesamtkonzepte aus der ersten Projektphase zur Vorauswahl relevanter Energieanlagen und Speicher begonnen worden.
Herausforderungen
Detailplanung möglicher Konzepte für Sektorenkopplung und Quartiersanbindung
Vorkonzeptionierung des Microgrids
Datenerfassung für die Auslegung des modularen Energiekonzepts
»Binnenhäfen sind besondere Stadtquartiere mit eigenen energetischen Anforderungen. 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.«
Das Microgrid
Herzstück des Gesamtvorhabens ist das im Hafen am DGT erstmalig umzusetzende innovative und hochrisikobehaftete quartiersbezogene Microgrid. Der Fokus dieses quartiersbezogenen Microgrids liegt auf der Kopplung verschiedener Erzeuger, Speicher und Verbraucher. Wasserstoff und damit das Themenfeld Sektorenkopplung nehmen dabei eine zentrale Rolle ein.
Für die Umsetzung dieses innovativen Microgrids sind verschiedenste Komponenten und Teilarbeiten erforderlich:
- Microgrid mit Echtzeitnetzsteuerung mit innovativen als auch smarten Erzeugern und Verbrauchern
- Hochintegrierte Technologien zur Strom- und Wärmeerzeugung: H2-BHKW und Brennstoffzellen sowie innovative PV-Anlagen
- Speicherkonzepte zur Flexibilisierung der Erzeugung und Erhöhung des Autarkiegrads
Aktueller Stand
- Die Detailplanung eines gesamtenergetischen und -systemischen Konzepts sowie die Detailplanung, Auslegung und Umsetzung des innovativen Microgrids ist in Arbeit. In dem Microgrid sind verschiedene Verbraucher (z. B. Ladeinfrastruktur, Krananlagen, etc.), Speicher sowie Erzeugungsanlagen (PV, Batteriespeicher und wasserstoffbasierter Energiebereitstellung) miteinander gekoppelt und werden in Echtzeit gesteuert.
- Entwurf der übergeordnete Steuerung (Lastmanagement, Optimierung etc.) wird erarbeitet, so dass der Betrieb des neuen Terminals gesteuert und dabei in Echtzeit auf Lastwechsel im Arealnetz des Terminals reagieren kann.
Herausforderungen
- Konzeptionierung Microgrid mit Echtzeitnetzsteuerung
- Energieumwandlung aus Wasserstoff im Microgrid
- Energieumwandlung aus PV im Microgrid
- Energiespeicherung im Microgrid
- Optionale Quartiersanbindung
»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.
Quartieranbindung
Als Teilquartier des Hafens bietet das Terminal DGT einen geeigneten Bilanzraum für die optimierte Auslegung des Microgrids. Dabei spielt auch der Ausgleich des Bedarfs an Strom und Wärme zwischen benachbarten (Teil-)Quartieren eine wesentliche Rolle für eine nachhaltig ausgerichtete Versorgung: So können Potenziale effektiv ausgeschöpft werden.
Aus diesem Grund werden am Terminal auch Elemente betrachtet, konzeptionell ausgearbeitet bzw. teilweise bereits im Vorhaben umgesetzt, die die Integration des Terminals in das umliegende Areal ermöglichen. So erhöhen sie insgesamt die Wertschöpfung des lokalen Energiesystems. Beispielsweise sollen Ladesäulen für Elektromobilität bereitgestellt und die Landstromversorgung von Schiffen konzeptioniert werden, so dass die Kopplung mit dem Verkehrssektor gelingt. Für die sinnvolle Nutzung von Strom- und Wärmeüberschüssen aus dem Microgrid sollen Konzepte zur Versorgung von Anrainerbetrieben und benachbarten Quartieren entwickelt werden.
Aktueller Stand
Das Projektteam ist im Austausch mit relevanten Duisburger Akteuren. Die Stadtentwicklungsstrategie Duisburg2027 und das Klimaschutzkonzept der Stadt Duisburg bieten hier geeignete inhaltliche Anknüpfungspunkte, so dass davon ausgegangen werden kann, dass mit enerPort II auch ein wesentlicher Beitrag zu den Klimaschutzzielen der Stadt Duisburg geleistet werden wird.
Die Einbindung von Satellitenprojekten in das Vorhaben wird durch die Duisburger Hafen AG und die Stadtwerke-Unternehmen diskutiert. Unter diesem Aspekt ist beispielsweise die hafeninterne Aktivierung weiterer Terminals des Duisburger Hafens von großem Interesse auch im Sinne der Übertragung von Projektergebnissen.
Herausforderungen
- Bereitstellung von Ladesäulen für Elektromobilität
- Konzeptionierung von Landstromversorgung für Binnenschiffe
Versorgung von Anrainerakteuren auf dem Hafengebiet (bspw. auch über Satellitenprojekte) - Entwicklung eines Konzepts für die Strom- und Wärmebereitstellung für umliegende Quartiere
»Der Aspekt der Ganzheitlichkeit hört auch an der Grenze eines Hafens nicht auf. Nachhaltig konzipierte Quartiere können über ihre Grenzen hinaus Angebote erweitern und eine zukunftsorientierte, ganzheitliche Stadtentwicklung vorantreiben.«