cruh21 treibt im Leitprojekt H2Mare die Offshore-Elektrolyse mit voran

Copyright: Jülich im Auftrag des BMBF

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Was muss bei Planung, Bau und Betrieb von Elektrolyseuren auf hoher See beachtet werden und wie stehen diese Maßnahmen im Einklang mit Sicherheits- und Umweltaspekten? Wo können Power-to-X-Produkte (PtX) wie grüner Ammoniak und grünes Methanol am besten eingesetzt werden? Wie lassen sich autonome Offshore-Inselsysteme bestmöglich mit Energie versorgen? Und auf welche Weise kann die gesellschaftliche Akzeptanz für derlei Vorhaben gesteigert werden?
Auf diese übergeordneten Fragen aus H2Mare will das Verbundprojekt TransferWind in Kooperation mit anderen H2Mare-Verbünden bis 2025 Antworten geben. Insgesamt 16 Partner – darunter cruh21 – haben sich im TransferWind-Verbund aus Industrie und Forschung zusammengeschlossen. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Leitprojekt H2Mare besteht dabei neben TransferWind aus drei weiteren Verbünden. Alle Verbünde des Leitprojektes erforschen dabei verschiedene Bereiche der autarken Erzeugung von grünem Wasserstoff und weiteren PtX-Produkten auf hoher See. Das Beratungsunternehmen cruh21 sorgt dabei für den fachlichen Austausch der jeweiligen Verbünde untereinander und mit weiteren Akteuren aus Wissenschaft, Industrie, Politik und Verwaltung.

Warum auf dem Meer?

Der Grundgedanke der H2Mare-Vorhaben: Die Wasserstofferzeugung auf offenem Meer hat gegenüber der Erzeugung an Land einige Vorteile. Zur Produktion von grünem Wasserstoff bedarf es großer Mengen Strom aus erneuerbaren Energien. Offshore-Windenergieanlagen erzeugen dabei über das Jahr gerechnet deutlich mehr und stetiger Strom als ihre Gegenstücke an Land. Das reduziert auch die Kosten bei der Wasserstoffherstellung. Zudem bietet das Meer deutlich mehr Fläche für die Anlagen als das Festland. Diese Vorteile wollen die Verbünde nutzen und die Elektrolyseure direkt an die Windenergieanlagen auf See koppeln.
Darüber hinaus können die Anlagen zur Produktion von Wasserstofffolgeprodukten wie grüner Ammoniak und grünes Methanol genutzt werden. Für die Erzeugung dieser Stoffe muss zusätzlich Kohlendioxid und Stickstoff aus der Luft oder dem Meer entnommen werden. Wie sich das effizient umsetzen lässt, erforscht ein weiterer H2Mare-Verbund.
Den Anstoß für die drei Wasserstoffleitprojekte TransHyDE, H2Giga und H2Mare gab das BMBF im Frühjahr 2021 mit einer Fördersumme von rund 700 Mio. Euro. Das große Ziel der bisher bestfinanzierten Förderinitiative des Ministeriums zum Thema Energiewende: die grüne Wasserstoffwirtschaft soll zum technologischen Durchbruch gelangen.

Modellvorhaben für Planung, Bau, Betrieb und Anwendung

Der Verbund TransferWind hat dabei eine vielfältige Liste an Untersuchungsfeldern und Aufgaben. Damit möglichst große Synergien im gesamten Leitprojekt gehoben werden können, sorgt TransferWind für den Wissensaustausch zwischen den einzelnen Verbünden und wichtigen gesellschaftlichen Stakeholdern, um die öffentliche Akzeptanz für die Vorhaben zu erhöhen.

Der Verbund untersucht außerdem übergeordnete Aspekte von Offshore-Anlagen, wie Bau-, Planungs- und Zulassungsvorschriften. Zusätzlich entwickelt TransferWind standardisierte Tests für verwendete Komponenten und Materialien, die den rauen Bedingungen auf See standhalten müssen. Damit der Betrieb und die Erzeugung offshore möglichst in Einklang mit der Meeresumwelt ablaufen können, werden Handlungsempfehlungen für einen umweltverträglichen und sicheren Betrieb der Offshore-Anlagen erarbeitet.

Im Bereich Anwendung werden darüber hinaus Nutzungsmöglichkeiten von offshore erzeugtem grünen Ammoniak und Methanol für die Schifffahrt untersucht. Des Weiteren wollen die Partner grundlegende Erkenntnisse zur Energieversorgung autonomer Offshore-Inselsysteme gewinnen. Der reibungslose Ablauf des Vorhabens wird durch ein verbundübergreifendes Großprojektcontrolling gesichert.

Einordnung TransferWind ins Leitprojekt H2Mare und der Austausch mit den anderen Verbünden

OffgridWind legt den Fokus auf die Entwicklung einer neuartigen Windturbine, mit integriertem Elektrolyseur und Wasserstoff-Pufferspeicher. Der Verbund H2Wind erprobt die optimale technologische und betriebliche Auslegung des Elektrolyseurs für die Meerwasserelektrolyse. PtX-Wind erforscht verschiedene PtX-Prozessketten zur Herstellung von verflüssigtem Methan, flüssigem Methanol und Ammoniak sowie die technische Konfiguration der PtX-Synthese-Anlagen in Offshore-Umgebung.

Projektstruktur und Partner von TransferWind

Insgesamt 16 Partner aus Wissenschaft und Industrie arbeiten innerhalb des Verbundes TranferWind an einzelnen Aspekten der Offshore-Elektrolyse und PtX-Prozessen.

Wissensaustauch, Vernetzung und offene Fragen

Für cruh21 leitet der Biochemiker Dr. Stefan Wahlefeld, das Projekt und koordiniert den Wissensaustausch. Seine Aufgaben sieht er vor allem in der Vernetzung, dem Wissensaustausch und Aufspüren von projektin- und externen Hürden.

"Unser Unternehmen engagiert sich für den Leitprojekt-übergreifenden Austausch. Hier erweisen sich regulatorische Fragestellungen derzeit als eine zentrale Herausforderung. In dieser Anfangsphase der Wasserstoffwirtschaft sind viele juristische Fragen, Normen etc. noch in Bearbeitung. Die cruh21 möchte dabei ihr Netzwerk nutzen, um möglichst viele Akteure innerhalb der Leitprojekte an einen Tisch zu holen, um schnellstmöglich Lösungen zu erarbeiten und Doppelarbeit zu verhindern."

Ein Beispiel für nur eine von derzeit noch vielen offenen Fragen, sei der ungeklärte Umgang mit der Entsorgung der bei der Meerwasserelektrolyse entstehenden Salzlake. Bei allen H2Mare-Vorhaben spielen sowohl technische, rechtliche, ökonomische und ökologische Aspekte eine Rolle. Das erläutert Wahlefeld am Beispiel der Salzlake.
„Derzeit sieht die Rechtslage vor, dass von einer Plattform nichts ins Meer geleitet werden darf. Daher ist es verboten, die entstandene Salzlake, nach der Aufbereitung des Meerwassers über Entsalzungsanlagen für die Elektrolyse, zurück ins Meer zu leiten. Für einen funktionierenden offshore Betrieb wäre ein Abtransport der Salzlake allerdings wirtschaftlich vollkommen unrentabel, im Meer würde sich die Lake hingegen schnell vereinzeln.“

Auf viele solcher ungeklärten Fragen sollen innerhalb der nächsten Jahre in den Projektverbünden Antworten gefunden werden. Sie bilden die Grundlage für den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft.

Von Benita Stalmann, Junior Consultant Communications

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