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Studie: Offshore-Wasserstoff ist wirtschaftlich und technisch sinnvoll

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Autor: Magnus Schwarz

Rendering der im Großprojekt AquaVentus geplanten Offshore-Elektrolyseure
© AquaVentus Förderverein e.V. / Jakob Martens
© AquaVentus Förderverein e.V. / Jakob Martens

07. November 2023 | Im Rahmen des Projekts "OffsH2ore" hat ein Forschungskonsortium aus Industrie und Wissenschaft die Machbarkeit von Offshore-Wasserstofferzeugung durch Offshore-Windenergie in einem Inselsystem untersucht. Nun liegt der Abschlussbericht vor.

Das Projekt "OffsH2ore" konzipierte einen hypothetischen Nordsee-Windpark, der mit einer 500-MW-Elektrolyseplattform verbunden ist. Diese Plattform kann bis zu 50.000 t grünen Wasserstoff pro Jahr produzieren und basiert auf einem skalierbaren, modularen Design. Die Elektrolyse nutzt Meerwasser, das durch Entsalzung gewonnen wird, sowie die Abwärme des Prozesses. In dem Szenario wird der produzierte Wasserstoff gereinigt, getrocknet, auf 500 bar komprimiert und auf ein Transportschiff verladen, das bis zu 400 t Wasserstoff pro Fahrt an Land transportiert.

Das Projekt konzentrierte sich auf verschiedene Forschungsbereiche, darunter Wasserstoff-Speicherung, -transport und Logistik; Betrieb und Wartung der Offshore-Anlagen sowie regulatorische Aspekte. Das Logistikkonzept des Projekts, insbesondere der Transport von komprimiertem gasförmigem Wasserstoff per Schiff, bietet Potenzial für den Ferntransport von H2.

Offshoreproduktion von Wasserstoff: Ein Novum

Eine der größten Herausforderungen habe laut den Autoren der Studie darin bestanden, dass grüner Wasserstoff zuvor noch nicht auf See produziert wurde. Die wichtigsten Erkenntnisse des Projekts im Überblick:

  1. Die Offshore-Wasserstoffversorgungskette mit komprimiertem gasförmigem Wasserstoff ist technisch realisierbar.
  2. Die "Proton Exchange Membrane" (PEM)-Elektrolyse wurde aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte und des hohen Wasserstoffdrucks als bevorzugte Technologie identifiziert.
  3. Ein Transportschiff kann als schwimmender Wasserstoffspeicher dienen.
  4. Druckspeicher aus Kohlefaserverbundwerkstoffen sind am besten für die Speicherung von Wasserstoff bei 500 bar geeignet.
  5. Die Multi-Effekt-Destillation (MED) wurde für die Wasserentsalzung aufgrund der Abwärmenutzung der Elektrolyse empfohlen.
  6. Es sind weitere Entwicklungsarbeiten erforderlich, insbesondere bei Hochdruckwasserstoff-Systemen und der Be- und Entladetechnik des Transportschiffs.
  7. Die Wasserstoffgestehungskosten von 6-7 € pro kg bis zur Hafenkante sind realisierbar.

Desiderat: Normung und Regulierung

Weiterer Forschungsbedarf bestehe bei der Entwicklung von Normen und Regularien für die Offshore-Produktion sowie den Transport von Wasserstoff per Schiff. Das Forschungsteam empfiehlt politischen Entscheidungsträgern, die rechtlichen Rahmenbedingungen sowie regulatorische und finanzielle Anreize für Leuchtturmprojekte in Deutschland und Europa zu schaffen. Erste Ansätze gibt es bereits, etwa im Projekt  AquaVentus.

Insgesamt biete die Offshore-Wasserstofferzeugung die Möglichkeit, auch schwer zugängliche Offshore-Standorte zu erschließen und die gesamte Wasserstoff-Wertschöpfungskette auf nationaler Ebene abzubilden. Dies könne zur Erreichung der ehrgezigen Energiewende-Ziele Deutschlands beitragen.

Das Verbundvorhaben "OffsH2ore" wurde von der PNE AG koordiniert und umfasste das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, die Silica Verfahrenstechnik GmbH, die Kongstein GmbH und die Wystrach GmbH. Das BMWK unterstützte die Forschung im Rahmen der "Angewandten nichtnuklearen Forschungsförderung".

Der vollständige Endbericht des Projekts ist kostenfrei als PDF verfügbar.

 

(Quelle: Fraunhofer ISE/2023)

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