H2Wind: Autarke Offshore-H2-Elektrolyse

Auf einen Blick

• Grüner Wasserstoff ist das Schlüsselelement für eine CO2-freie Wirtschaft. Wird er direkt auf dem Meer in autarken Elektrolyse-Systemen erzeugt, kann dies deutlich effektiver sein als die Produktion an Land.
• Im Projekt H2Wind erarbeiten die Projektpartner die dafür noch fehlenden wissenschaftlichen und technischen Grundlagen, um ein an die Offshore-Bedingungen angepasstes autarkes Elektrolyse-System zu entwickeln.
• In einem Teilprojekt ist das Fraunhofer IWES für die Grundlagen der Wasserelektrolyse-Technologie verantwortlich.

Herausforderung

Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle beim Erreichen der Klimaneutralität, da er sowohl als Energiespeicher (Power-to-X) als auch als CO2-freier Brennstoff in der Industrie und im Verkehrssektor eingesetzt werden kann. Wirklich „grün“ ist Wasserstoff allerdings nur, wenn bei der Produktion kein CO2-emittiert wird, er also aus Wasser unter Einsatz von Solar- und Windenergie hergestellt wird.

Für die Bereitstellung des Stroms bieten sich Offshore-Windparks an, die angesichts hoher Volllaststunden große Mengen Energie bereitstellen können. Statt den Strom aus dem Offshore-Windpark per Gleichstromverbindung an Land zu transportieren, erscheint es sinnvoller, Wasserstoff direkt auf See aus Meerwasser zu erzeugen, zu speichern und per Pipeline oder Schiff an Land zu transportieren. Noch allerdings gibt es keine wasserstofferzeugenden Parks auf dem Meer, da existierende Elektrolyse- und Speichersysteme nicht an die Bedingungen auf hoher See und die Offshore-Windenergie angepasst sind.

Lösung

Im Verbundprojekt H2Wind erarbeiten die Projektpartner die wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen für die weltweit erste direkte Offshore-Wasserstoffproduktion und entwickeln ein optimal an die Offshore-Umgebung angepasstes autarkes Elektrolyse-System mit Speicher. Dabei stehen die Grundlagen für eine Elektrolysetechnologie für den Offshore-Betrieb, die Möglichkeiten zur Speicherung sowie die optimale Abstimmung der Teilsysteme zur Erhöhung der Effizienz des Gesamtsystems im Vordergrund. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konstruieren eine erste Wasserstoff-Elektrolyse-Forschungstestanlage mit einer Leistung von bis zu 5 MW, die auf die Anforderungen des Offshore-Betriebes untersucht werden kann.

In einem Teilprojekt ist das Fraunhofer IWES unter anderem für das Erarbeiten der Grundlagen zur Auslegung einer im Offshore-Betrieb effizienten und stabilen Wasserelektrolyse-Technologie verantwortlich. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verfolgen drei Schwerpunkte: die Optimierung von Membran und Material, den Aufbau einer validierenden Test-Infrastruktur zum Komponentenvergleich von Elektrolyseuren für den Einsatz unter Offshore-Bedingungen sowie Simulationsarbeiten zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Systemoptimierung mittels digitalen Zwillingen.

Mehrwert  

Das Verbundprojekt H2Wind unternimmt einen wichtigen Schritt in Richtung grüne Wasserstoffwirtschaft. Die wirtschaftliche Erzeugung großer Mengen grünen Wasserstoffs auf See kann Deutschland unabhängiger von Energieimporten machen. Gleichzeitig stärkt das Projekt die Technologieführerschaft Deutschlands in diesem Bereich: Die weltweite Nachfrage nach an Offshore-Bedingungen angepasste Elektrolysetechnik dürfte angesichts der internationalen Klimaziele groß sein.