Grüne Technologien - Wasserstoff aus Deutschland

Wunderwaffe Wasserstoff? Leitprojekte der Regierung am Start

Bis 2050 soll Deutschland klimaneutral werden – dazu kann Grüner Wasserstoff dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) zufolge maßgeblich beitragen. Und so fördert die Regierung drei Leitprojekte für die Herstellung, Nutzung und den Transport des Grünen Wasserstoffs. 

Nach Ansicht des BMBF bringen Verfahren rund um den Grünen Wasserstoff die Wirtschaft enorm weiter. Ferner liegt dem Ministerium daran, die „Klimabelaster“, sprich Industrie, Verkehr und Wärmeversorgung, mithilfe dieses Energieträgers sauberer zu machen.

Nationale Wasserstoffstrategie: 5 Gigawatt Elektrolyseleistung 

Grob umrissen soll Deutschlands Bedarf an Wasserstoff in Zukunft bei einigen Hundertmillionen Tonnen liegen – die Nationale Wasserstoffstrategie der Regierung zielt auf eine Elektrolysekapazität von 5 Gigawatt bis 2030 ab. Bei der chemischen Reaktion der Elektrolyse wird ein Ausgangsstoff mittels Strom in höherwertige energetische Komponenten aufgespalten. Bei der Wasser-Elektrolyse erhält man außer Sauerstoff auch Wasserstoff.

Im Januar 2021 hat das BMBF im Rahmen der Nationalen Wasserstoffstrategie drei Leitprojekte angestoßen und wird sie mit insgesamt rund 700 Millionen Euro ausstatten. Diese Vorhaben, die ab Frühjahr 2021 starten sollen, sind 2020 aus dem Ideenwettbewerb „Wasserstoffrepublik Deutschland“ hervorgegangen. Mehr als 230 Unternehmen und wissenschaftliche Institutionen haben sich bislang in drei Konsortien für diese Projekte zusammengetan. Unter den Firmen befinden sich viele Start-ups.

Leitprojekt H2Giga

Dieses Projekt befasst sich mit der Entwicklung der Serienproduktion von Wasser-Elektrolyseuren. Dies sind Anlagen, die mittels Strom die chemische Reaktion der Elektrolyse bewirken. Erforderlich sind anpassbare Elektrolyseure für jedes Einsatzgebiet, denn nur durch solche Anlagen kann die Erzeugung von Grünem Wasserstoff im Energiewettbewerb mithalten. Elektrolyseur-Produzenten, darunter thyssenkrupp, Zuliefererbetriebe für unterschiedliche Technologien, Forschungsinstitute und Universitäten werden zusammen Elektrolyse-Technologien weiterentwickeln. Das Ziel von H2Giga ist, die folgenden Verfahren in Serie verfügbar zu machen: PEM-Elektrolyse (PEM = Proton Exchange Membrane: Protonenleitende-Membran-Elektrolyse); Alkalische Elektrolyse (AEL); Hochtemperatur-Elektrolyse (HTEL).

Zudem wird sich die Forschung weiter mit der Elektrolyse mit anionenleitender Membran (AEM) befassen. Die genannten Technologien spalten Wasser mittels erneuerbarem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff, je nach Ansatz geht man dabei unterschiedlich vor. Die unterschiedlichen Elektrolyseure richten sich an diverse Einsatzbereiche. Daher werden die Projektakteure die späteren Nutzer aus verschiedenen Industriezweigen in ihre Forschung und Entwicklung einbeziehen.

Leitprojekt H2Mare

Dieses Vorhaben dient der Wasserstoffproduktion sowie der Fertigung der Wasserstofffolgeprodukte Methan, Methanol, Ammoniak und Kraftstoff. Hierzu sollen Windanlagen auf See zum Einsatz kommen. Der Hintergrund ist, dass Windkraftanlagen auf dem Meer effizienter Strom erzeugen als Windräder an Land.

Die an H2Mare beteiligten Akteure planen, die Wasser-Elektrolyseure in die Windenergieanlagen einzubauen, um die Herstellung des Grünen Wasserstoffs günstiger zu machen. Denn der finanzielle Aufwand für die Infrastruktur kann deutlich gesenkt werden, indem man die Meeresanlagen nicht mit dem Stromnetz koppelt. Darüber hinaus bietet die See, im Gegensatz zum Land, der Windkraft viel mehr Fläche.

Ferner gehört die Herstellung von Grünem Methanol oder Grünem Ammoniak mittels neuer Methoden wie der Wasserdampf-Elektrolyse und der Meerwasser-Elektrolyse zum Umfang von H2Mare. 


Leitprojekt TransHyDE

Dieses Projekt thematisiert den Wasserstofftransport über kurze, mittlere und lange Strecken. Die Beteiligten werden der effizienten Wasserstoffnutzung von der Herstellung, über den Transport bis zum konkreten Einsatz auf den Grund gehen und an Transportverfahren arbeiten. Dabei wirkt sich aus, dass Wasserstoff nur in wenigen Fällen an den Orten seiner Produktion genutzt wird.

Zum Teil bieten sich für die Transportwege das vorhandene Gasnetz und die bestehenden Gasspeicher an. Doch diese Ausstattung wird nicht reichen, sodass neue Verfahren erforderlich sind. Hier hat die Forschung noch Großes zu stemmen: Sie muss sich mit passenden Standards, Sicherheitsregelungen und internationalen Bestimmungen auseinandersetzen.

Die beteiligten Akteure von TransHyDe werden diese Transporttechnologien prüfen und weiterentwickeln:

  • Wasserstofftransport mittels Hochdruckbehältern
  • Wasserstoff-Flüssig-Transport
  • Wasserstofftransport in vorhandenen und neu einzurichtenden Gasleitungen
  • Transport von Wasserstoff, der in Ammoniak gebunden ist

Damit diese Verfahren zügig ihren Beitrag zum gesamte Energiesystem leisten können, werden die Akteure mithilfe eines Roadmap-Prozesses detailliert analysieren, wie die gesteckten Ziele zu erreichen sind. Denn sie wissen, dass sie für den späteren Betrieb der Wasserstoff-Transporttechnologien alles neu „erfinden“ müssen: Standards, Normen und Zertifizierungen. Deshalb setzen sie für diese Aspekte ein spezielles Arbeitspaket an.

Alle drei Leitprojekte sollen dauerhafte und effiziente Antworten auf alle Fragen rund um die Nutzung des grünen Wasserstoffs hervorbringen.

Quellen für diesen Artikel:

https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/leitprojekte/h2giga

https://www.solarify.eu/2021/01/13/448-regierung-pusht-wasserstoff/

https://www.bmbf.de/de/bmbf-bringt-wasserstoff-leitprojekte-auf-den-weg-13530.html

Bildnachweise: 

Shutterstock/Alexander Kirch: Erzeugung erneuerbarer Energien von Wasserstoff - Wasserstoffgas für umweltfreundliche Strom-Solar- und Windkraftanlagen. 3D-Darstellung. Shutterstock/Alexander Kirch: Förderung erneuerbarer Energien im Offshore-Bereich - Wasserstoffgas für umweltfreundliche Solar- und Windkraftanlagen. 3D-Darstellung. Shutterstock/luschenF: Wasserstoff-Brennstoffzelle in einem Forschungslabor

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