H2Mare

Wie Partner im Leitprojekt H2Mare Wasserstoff direkt auf hoher See produzieren wollen

Auf See herrschen beste Bedingungen zur Erzeugung erneuerbaren Stroms. Die direkte Herstellung von Grünen Wasserstoffs in Offshore-Anlagen aus Windenergie ohne Netzanbindung kann die Kosten gegenüber der Erzeugung auf Land deutlich senken. Das Leitprojekt H2Mare wird daher die Offshore-Erzeugung von Grünem Wasserstoff und anderen Power-to-X-Produkten erforschen.

Das Bild ist eine skizzenhafte Darstellung der Wasserstoff-Produktion auf See mit einem Elektrolyseur direkt in einem Offshore-Windrad.
Grafik: Projektträger Jülich im Auftrag des BMBF

Windenergieanlagen auf See erzeugen deutlich mehr und regelmäßiger Strom als ihre Pendants an Land: So beträgt die mittlere Nennleistung von Onshore-Windrädern an Land rund 3,5 Megawatt, diejenige von Offshore-Anlagen 5 Megawatt. 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 Windkraftanlage 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 offene Fragen zu Sicherheit und möglichen Umweltauswirkungen erarbeitet werden. Ebenso zu Lebenszyklusanalysen und Technologiebewertungen.

 

Das sind die H2Mare-Projekte

Das H2Mare-Projekt OffgridWind schafft die Voraussetzungen, um einen Elektrolyseur direkt in eine Windanlage integrieren zu können. Dafür sind eine neue Windturbinenbauart und ein anderes Fundament erforderlich als bisher eingesetzt. Beides erforscht OffgridWind – ergänzt durch die Speicherung des produzierten Wasserstoffs in der Windanlage sowie dessen Transport ans Festland. Zudem simuliert OffgridWind den Betrieb und berechnet die Kosten über den gesamten Lebenszyklus der Windenergieanlagen zur Wasserstoff-Produktion auf See. Dadurch lässt sich ermitteln, unter welchen Bedingungen sich Anlagen – wie die in H2Mare entwickelte – gewinnbringend betreiben lassen.

Das H2Mare-Projekt H2Wind erforscht den Elektrolyseur, den H2Mare in eine Windanlage integrieren will. Dieser neuartige, kompakte Wasser-Elektrolyseur soll trotz rauer Bedingungen auf See effizient und quasi-autark arbeiten. Dazu erarbeitet H2Wind Verfahren der Wasseraufbereitung und ‑bereitstellung für die Elektrolyse, aber auch zur Speicherung des produzierten Wasserstoffs. Weiterhin simuliert H2Wind den Betrieb und berechnet die Kosten des Elektrolyseurs in der Windenergieanlage. Damit können die Bedingungen für einen gewinnbringenden Betrieb der Anlage identifiziert werden.

In dem H2Mare-Projekt PtX-Wind wird die Erzeugung weiterer Power-to-X-Produkte auf See, beispielsweise von Methanol und Ammoniak getestet. Dazu werden neben Wasser auch CO2 und Stickstoff benötigt. Diese sollen unter anderem direkt vor Ort aus der Luft oder dem Meer gewonnen werden. Zudem konzentriert sich PtX-Wind auf die Wasserdampfelektrolyse und die Meerwasserelektrolyse. Ist die Nutzung der Meerwasserelektrolyse erfolgreich, muss das aus dem Meer gewonnene Wasser vor der Elektrolyse nicht mehr entsalzt werden.

Ziel von TransferWind ist die Beantwortung übergeordneter Fragestellungen, die alle H2Mare-Projekte betreffen. Hierzu gehört die Bearbeitung von Sicherheits- und Umweltfragen sowie Infrastrukturanforderungen. Zudem werden hier die Ergebnisse der übrigen H2Mare-Projekte zusammengeführt und ein kontinuierlicher Austausch zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Zivilgesellschaft etabliert. Auf dieser Basis können Handlungsoptionen für den sicheren und umweltverträglichen Bau und Betrieb von zukünftigen Offshore-Anlagen erarbeitet werden.

Das sind die Partner aus H2Mare

 

Die Daten zeigen die ausführenden Stellen der H2Mare-Partner (Stand: 13.12.2021).

Die Leitprojekte

Die Grafik zeigt Elemente aus jedem Wasserstoff-Leitprojekt: Zur Serienfertigung von Elektrolyseuren, zum Transport von Wasserstoff und zur Wasserstoffproduktion auf See.
Grafik: PtJ im Auftrag BMBF

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H2Giga

Das Bild zeigt die industrielle Herstellung von Elektrolyseuren.
Grafik: PtJ im Auftrag des BMBF

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TransHyDE

Die Grafik zeigt verschiedene Arten des Wasserstofftransports: via Behälter, Flüssig, gebunden an LOHC und via Gasleitung.
Grafik: PtJ im Auftrag des BMBF

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