H2Mare - Offshore Technologien

Auf einen Blick

• Direkte Kopplung von Offshore-Windenergieanlage und Elektrolyseur
• Kein Netzanschluss erforderlich, was Zeit und Kosten spart
• Produktion von Wasserstofffolgeprodukten, die sich komprimierter speichern lassen
• Prozessentwicklung für Wasserdampf-Elektrolyse und Meerwasser-Elektrolyse
• Kopplung von Prozessen: Abwärme aus der Elektrolyse wird genutzt, um Meerwasser zu entsalzen - Effizienzsteigerung

Herausforderung

Windenergieanlagen auf See erzeugen deutlich mehr und regelmäßiger Strom als ihre Pendants an Land. Dieses Potential will das Wasserstoff-Leitprojekt H2Mare nutzen, indem es direkt auf See erneuerbaren Strom nutzt, um daraus Wasserstoff und Wasserstoff-Folgeprodukte herzustellen.

Dabei wollen die zukünftigen Partner den Wasser-Elektrolyseur direkt in eine Windkraftanlage integrieren – und damit innovative Technologien bereitstellen, um Offshore Grünen Wasserstoff zu erzeugen. Die direkte Kopplung von Windenergieanlage und Elektrolyseur soll die Kosten der Wasserstoffproduktion minimieren. Denn ohne Anbindung ans Stromnetz können Infrastrukturkosten erheblich gesenkt werden. Zudem bedeutet die Entkopplung von Elektrolyse und Netz eine Entlastung für örtliche Netzstrukturen. Ein weiterer Vorteil der Wasserstoff-Herstellung im Meer: Hier stehen weit größere potenzielle Flächen zur Erzeugung von Windenergie zur Verfügung als an Land.

Wegen der zahlreichen Vorteile der Produktion auf See arbeitet H2Mare auch an Lösungen, um mit Grünem Wasserstoff direkt Folgeprodukte wie Grünes Methanol oder Grünen Ammoniak zu erzeugen – Offshore Power-to-X also. Damit das gelingt, wollen die Partner auch zukunftsweisende Ansätze wie die Wasserdampf-Elektrolyse und die Meerwasser-Elektrolyse weiter vorantreiben. Zudem braucht es als Eingangsstoffe für die Power-to-X-Produkte zusätzlich Kohlendioxid und Stickstoff, die aus der Luft oder dem Meerwasser gewonnen werden sollen.

Zusätzlich sollen Antworten auf Fragen zur Sicherheit erarbeitet werden. Die Umweltauswirkungen werden kontinuierlich gemonitort. Lebenszyklusanalysen und Technologiebewertungen vervollständigen die Untersuchungen.

Lösung

Beitrag Fraunhofer IWES: Ziel eines der Vorhaben bei H2Mare ist es, Abwärme aus der Elektrolyse sinnvoll zu nutzen, um Meerwasser zu entsalzen. Dieses gereinigte Wasser wird wiederrum benötigt, um Wasserstoff Offshore herzustellen. Dies führt zu einer gesteigerten Effizienz bei der Wasserstoffproduktion Offshore. Um dieses Ziel zu erreichen, wird eine Testinfrastruktur geplant, die auf dem Hydrogen Lab Bremerhaven aufbaut. Damit sollen die Auswirkungen der  Offshore-Bedingungen in der Upscaling-Kette von Zell- bis Megawattsystem untersucht werden. Derzeit werden Testprofile entwickelt, die die Offshore-Herstellung von Wasserstoff realitätsnah abbilden. 

In einem weiteren Vorhaben wird die komplette Kette von der Windenergienutzung über die Stromgewinnung bis zur Wasserstoffproduktion simuliert. Dazu werden bestehende Modelle zu einem vollständigen Systemmodell zusammengefügt.

Es erfolgt eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der autarken Wasserstoffproduktion mit direktgekoppelten Windenergieanlagen mit PEM-Wasserelektrolyse im Megawattsystem. Außerdem wird die optimale technische Integration des Gesamtsystems inkl. der Regelungsverfahren betrachtet. Die PEM-Elektrolyse wird mit Fokus auf Offshore-Bedingungen weiterentwickelt, dabei werden Materialien und Degradation untersucht.

Mehr Informationen: BMBF Wasserstoff-Leitprojekte: H2Mare