Die Arbeiten erfolgten im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten zweijährigen Projekts „OffsH2ore“. Laut Fraunhofer ISE ist die Wasserstoff-Erzeugung auf dem Meer mit Offshore-Windenergie und einem Proton-Exchange-Membran-Elektrolyseur (PEM-Elektrolyseur) technisch und ökonomisch machbar.

Zur Aufgabe des Projekts gehörte nicht nur die Entwicklung des Designs für die Offshore-Wasserstoff-Erzeugung mit der PEM-Elektrolyse, sondern auch ein Konzept, um den komprimierten gasförmigen Wasserstoff an Land zu bringen.

Das Konzept soll als Ausgangspunkt für die Entwicklung von Pilot- und Großprojekten und die Erarbeitung entsprechender Regularien dienen. Dabei geht es um eine Größenordnung von 500 MW. Windparks in dieser Dimension sind bereits Realität.

Laut Fraunhofer ISE ist eine „schnelle und großskalige Umsetzung“ mit dem Konzept des Konsortiums „realistisch geworden“. Zum Konsortium gehören Unternehmen aus der gesamten Wertschöpfungskette. Projektkoordinator PNE ist ein internationaler Projektierer für und Betreiber von erneuerbaren Energieanlagenprojekten. Weitere Partner sind das Ingenieur- und Anlagenbau-Unternehmen die Silica Verfahrenstechnik, das Beratungsunternehmen Kongstein und der Wasserstoff-Druckspeicher-Anbieter Wystrach.

Wasserstoff aus Offshore-Windpark soll Konflikt um Landnutzung entschärfen

„Für Länder wie Deutschland, in denen die großtechnische Erzeugung von grünem Wasserstoff aufgrund von beispielsweise Landnutzungskonkurrenz bereits jetzt eine Herausforderung ist, ist die Wasserstofferzeugung auf dem Meer mit Hilfe der Offshore-Windenergie eine zusätzliche Option“, sagt Marius Holst. Er bearbeitete als Koordinator die Arbeitspakete für das Fraunhofer ISE federführend. Die Wasserstofferzeugung auf dem Meer ermögliche hohe Volllaststunden. Zudem biete sich die Chance, die gesamte Wertschöpfungskette auf nationaler Ebene abzudecken. Indem man die Energie in Form von Wasserstoff an Land bringe, könne man zudem den Ausbau der Offhore-Windkraft vom Ausbau des Stromnetzes entkoppeln.

Grundlage des Konzepts ist ein Offshore-Windpark, der direkt mit einer 500-MW-Elektrolyseplattform verbunden ist. Diese soll bis zu 50.000 Tonnen grünen Wasserstoff pro Jahr erzeugen können. Das System hat einen skalierbaren, modularen Aufbau. So soll es sich leicht leicht an unterschiedliche Kapazitäten der Wasserstofferzeugung anpassen lassen. Das Frischwasser für den PEM-Elektrolyseur soll durch Entsalzung aus dem Meer gewonnen werden. Dafür wollen die Projektpartner die Abwärme der Elektrolyse nutzen.

Der Wasserstoff wird gereinigt und getrocknet, auf bis zu 500 bar komprimiert und auf ein Transportschiff umgeladen. Pro Transport sollen mit dem Schiff bis zu 400 Tonnen Wasserstoff von der Offshore-Plattform an Land kommen. Da auf diese Weise keine Leitungen nötig sind, sei man bei der Standortwahl flexibel.

Die Wahl fiel auf die PEM-Elektrolyse, da diese kompakt ist und vergleichweise gut auf das schwankende Stromangebot reagieren und in Teillast arbeiten kann.

Der Systemwirkungsgrad vom Windpark bis zum Wasserstoff beträgt laut Projektbericht 57 Prozent. Der Transport und die dafür nötige Verdichtung sind dabei noch nicht eingerechnet. Die größten Verluste entstehen bei der Elektrolyse und direkt am Windpark. Gasreinigung und Wasseraufbereitung fallen hingegen kaum ins Gewicht.

26.4.2023 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH