Fraunhofer-Institut für WindenergiesystemeAuf einen Blick
- Elektrolyseure und Offshore-Windenergieanlagen (Offshore-WEA) haben einen hohen Bedarf an Seltenen Erden. Das führt zu Abhängigkeiten vom Hauptproduzenten China. Zudem hat die Produktion Seltener Erden erhebliche negative Umweltauswirkungen.
- Ziel des internationalen Forschungsprojekts INSPIRE ist daher, einen ganzheitlichen Ansatz für die Produktion von Grünem Wasserstoff aus Offshore-Strom zu entwickeln, der durch optimiertes Design und KI-gestützte Betriebsführung den Einsatz von Seltenen Erden deutlich reduziert.
- Das Fraunhofer IWES ist unter anderem für die Entwicklung innovativer Antriebsstränge für Windenergieanlagen im Bereich 15 MW+ sowie das Konzept einer INSPIRE Green Hydrogen Farm verantwortlich.
Herausforderung
Die EU hat im European Green Deal das Ziel festgelegt, den Ausbau der Offshore-Windenergie und die Nutzung von Grünem Wasserstoff im Energiesystem deutlich voranzutreiben. Damit einher geht voraussichtlich eine massive Steigerung des Verbrauchs Seltener Erden (Rare Earth Elements, REE), die sowohl in den Permanentmagneten der Generatoren der Offshore-Windenergieanlagen als auch als Katalysator in der Elektrolyse zum Einsatz kommen. Da derzeit China der Hauptlieferant von REE in Europa ist, droht ein Versorgungsrisiko, da auch der chinesische Bedarf an REE stark steigt. Gleichzeitig entstehen bei der Produktion der REE erhebliche negative Umweltauswirkungen.
Lösung
Ziel des internationalen Forschungsprojektes INSPIRE ist daher, Konzepte für die Produktion von Grünem Wasserstoff mit minimalem Einsatz Seltener Erden zu entwickeln. Um dieses Ziel zu erreichen, liegt INSPIRE ein ganzheitlicher Ansatz für die REE-Reduktion und Lebensdaueroptimierung von Wind-Wasserstoff-Systemen zu Grunde. Er berücksichtigt alle Aspekte des Prozesses, vom Design der WEA-Triebstränge bis zum KI-optimierten Betrieb der Windparks und Elektrolyseure. Die neuen Tools und Modelle werden anhand von zwei Fallbeispielen mit realen Messdaten demonstriert: einem virtuellen schwimmenden Windpark ohne Zugang zum Netz, der INSPIRE GREEN HYDRGEN FARM aus 25 Windenergieanlagen mit je 15 MW Leistung, sowie einem On-grid-System, das auf Daten des belgischen Offshore-Windparks Norther basiert und Strom entweder einspeisen oder zur Produktion von Grünem Wasserstoff nutzen kann.
Das Fraunhofer IWES ist unter anderem für die Bestimmung von REE-optimierten Triebstrangdesigns verantwortlich, eines Mittelschnelläufers mit Getriebe mit einer Leistung von mindestens 15 MW. Darüber hinaus stehen die Weiterentwicklung und Optimierung des Einsatzes von Elektrolyseurtypen und -systemen zur Produktion von Grünem Wasserstoff sowie die Definition der INSPIRE Green Hydrogen Farm im Fokus des Fraunhofer IWES.
Mehrwert
INSPIRE trägt dazu bei, den Einsatz Seltener Erden bei der Produktion von Grünem Wasserstoff erheblich zu reduzieren. Das Projekt liefert das Referenzdesign für eine frei zugängliche 675-MW-Wind-Wasserstoff-Anlage mit minimiertem REE-Bedarf und optimierter Lebensdauer. Gleichzeitig ebnet INSPIRE den Weg, um diese Entwicklungen in politische und industrielle Standards umzusetzen.
Zur INSPIRE-Homepage: https://www.ntnu.edu/imt/inspire
