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Grüner Wasserstoff

Direkt erzeugt auf der Offshore-Windkraftanlage

14. Januar 2021, 12:26 Uhr | Heinz Arnold

Wasserstoff über einen Elektrolyseur direkt auf Windkraftanlagen im Meer erzeugt: Davon versprechen sich Siemens Energy und Siemens Gamesa, grünen Wasserstoff effektiver und kostengünstiger produzieren zu können, als bisher.

Siemens Gamesa und Siemens Energy investieren über fünf Jahre 120 Mio. Euro, um über Elektrolyseure Wasserstoff direkt auf Offshore-Windkraftanlagen zu gewinnen.

Sie wollen damit ihre Kräfte bei laufenden Windenergie-zu-Wasserstoff-Entwicklungen bündeln, »um eine der größten Herausforderungen unseres Jahrzehnts gemeinsam anzugehen – die Dekarbonisierung der Wirtschaft«, wie beide Firmen in einer Pressemitteilung formulieren. Um die Ziele des Pariser Abkommens zu erreichen, würden weltweit große Mengen grünen Wasserstoffs benötigt. Die Windenergie werde einen großen Teil der dafür benötigten Energie liefern.

Siemens Gamesa wird die die leistungsstärkste Offshore-Turbine der Welt, die SG14-222 DD, so anpassen, dass ein Elektrolysesystem nahtlos in den Betrieb der Turbine integriert werden kann. Das Wissen von Siemens Gamesa im Sektor der Offshore-Windkraftanlagen ermögliche es dabei, elektrische Verluste auf ein Minimum zu reduzieren. Ein modularer Ansatz gewährleiste einen zuverlässigen und effizienten Betriebsaufbau für ein skalierbares Offshore-Wind-zu-Wasserstoff-System.

»Die direkte Umwandlung von Windenergie in Wasserstoff ermöglicht uns die Dekarbonisierung von Industrien, die dies selber nur schwer tun können«, sagt Andreas Nauen, CEO von Siemens Gamesa.

Siemens Energy wird dazu eine neue Elektrolyse-Plattform entwickeln. Sie wird den Anforderungen der rauen maritimen Offshore-Umgebung gerecht werden und mit der Windturbine synchronisiert sein. Außerdem versrechen sich beide Unternehmen, einen neuen Wettbewerbs-Benchmark für grünen Wasserstoff setzen.

Das am Ende vollständig integrierte Offshore-Wind-Wasserstoff-System wird grünen Wasserstoff mit Hilfe eines Elektrolyseur-Arrays produzieren, das sich am Fuß des Turms der Offshore-Windturbine befindet. Die Entwicklung dient als Test für eine kosteneffiziente Wasserstoffproduktion im industriellen Maßstab. Sie wird die Machbarkeit einer zuverlässigen, effektiven Einbindung von Windturbinen in Systeme zur Erzeugung grünen Wasserstoffs belegen.

»Mit diesen Entwicklungen erschließen wir Regionen mit reichlich Offshore-Windenergie für die Wasserstoffwirtschaft. Dies ist ein Paradebeispiel dafür, wie wir Windenergie speichern und transportieren können, um so den CO2-Fußabdruck der Wirtschaft zu reduzieren«, sagt Christian Bruch, CEO von Siemens Energy.

Die Entwicklungen sind Teil der H2Mare-Initiative, die voraussichtlich als Leuchtturmprojekt im Rahmen des Ideenwettbewerbs »Wasserstoffrepublik Deutschland« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert wird. Die modular aufgebaute H2Mare-Initiative unter der Konsortialführung von Siemens Energy besteht aus mehreren Teilprojekten, an denen mehr als 30 Partner aus Industrie, Instituten und Wissenschaft beteiligt sind. Siemens Energy und Siemens Gamesa werden zur H2Mare-Initiative mit eigenen Entwicklungen in separaten Modulbausteinen beitragen.

Über einen Zeitraum von fünf Jahren steckt Siemens Gamesa 80 Mio. Euro und Siemens Energy 40 Mio.Euro in das Projekt. Bis 2025/2026 soll eine Offshore-Demonstrationsanlage errichtet werden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat angekündigt, dass die Entwicklung im Rahmen des Ideenwettbewerbs »Wasserstoff-Republik Deutschland« umgesetzt werden kann.

Die Rolle des Wasserstoffs

Derzeit werden jährlich 80 Mio. t Wasserstoff produziert. Mehrere Schätzungen gehen davon aus, dass die Produktion bis 2030 um etwa 20 Mio. t ansteigt. Nur ein Prozent dieses Wasserstoffs wird derzeit aus grünen Energiequellen erzeugt. Der Großteil wird aus Erdgas und Kohle gewonnen, wodurch 830 Mio. t CO2 pro Jahr ausgestoßen werden. Zum Vergleich: Das ist mehr, als Deutschland oder die weltweite Schifffahrtsindustrie pro Jahr emittieren. Um diesen umweltschädlichen Verbrauch zu ersetzen, wären 820 GW Leistung an Windkraft erforderlich, 26 Prozent mehr als die derzeit weltweit insgesamt installierte Windkraftleistung. Viele Studien deuten darauf hin, dass die Wasserstoffproduktion bis zum Jahr 2050 auf etwa 500 Mio. t ansteigen wird, mit einer deutlichen Verlagerung hin zu grünem Wasserstoff. Das erwartete Wachstum wird bis 2050 zwischen 1.000 GW und 4.000 GW an erneuerbarer Leistung erfordern, um die Nachfrage zu decken.