Die Wasserstoffproduktion aufs Meer zu verlegen, ist ein naheliegender Gedanke. Denn für den Herstellungsprozess — die Elektrolyse – braucht es Strom und Wasser. Dabei wird nämlich mithilfe elektrischen Stroms das Wassermolekül H2O in die Moleküle H2 (Wasserstoff) und O (Sauerstoff) zerlegt. Wenn der Strom für die Elektrolyse aus erneuerbaren Energiequellen kommt, sprechen wir von grünem Wasserstoff.

Auf dem offenen Meer gibt es beides: Wasser und Windenergie durch Offshore-Windkraftanlagen. An Land dagegen könnte es nicht genügend erneuerbare Energien geben, um Wasserstoff in größeren Mengen herzustellen. Allerdings müsste das Meerwasser zunächst für den Elektrolyse-Prozess aufbereitet werden. Dazu gibt es schon erste technologische Ansätze, die direkt mit Salzwasser arbeiten. Insgesamt braucht es sehr viel Wasser: Um ein Kilogramm Wasserstoff herzustellen, werden mindestens neun Liter Wasser benötigt.

Es ist also naheliegend, die Wasserstoff-Produktion im großen Maßstab aufs Meer auslagern zu wollen. Das Bundeswirtschaftsministerium hat deshalb das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und weitere Projektpartner damit beauftragt, im Projekt OffsH2ore zu prüfen, wie das funktionieren kann. Und die haben nun ein technisches Anlagenkonzept und ein Design für eine für den Einsatz auf dem Meer optimierte Wasserstoff-Erzeugungsanlage vorgelegt.

Die Aufgabenstellung des Projekts war dem Fraunhofer-Institut zufolge, ein technisch und wirtschaftlich optimiertes Design für eine Offshore-Wasserstofferzeugungsanlage zu entwickeln – inklusive eines Konzepts für den Transport von gasförmigem Wasserstoff an Land. Der Strom sollte aus einem Offshore-Windpark kommen. Und genau das haben die Forschenden in ihrem Konzept nun umgesetzt.

Das Ergebnis könne nun als Blaupause und Ausgangspunkt für die Entwicklung von Pilot- und Großprojekten sowie für die Erarbeitung entsprechender Regularien dienen, heißt es. Dabei geht das Konzept von einer Anlage aus, die einer Größenordnung von 500 MW entspricht. So eine große Wasserstoffanlage gibt es bisher noch gar nicht – sie werde aber dringend gebraucht. Mit dem Konzept sei es jetzt realistisch, dass solche Anlagen schnell und in großem Maßstab umgesetzt werden können, so Fraunhofer.

Der Koordinator des Projekts für das Fraunhofer ISE, Marius Holst, betont, dass nachhaltiger, aus erneuerbaren Energien hergestellter grüner Wasserstoff künftig zu einer wichtigen Säule wird, um unsere Energiesysteme von fossilen Brennstoffen zu befreien. Und da es für die großtechnische Erzeugung an Land bereits jetzt zu Konkurrenz um die Nutzung von Landflächen komme, sei das Meer mit Hilfe der Offshore-Windenergie eine zusätzliche Option. "Die Wasserstofferzeugung auf dem Meer bietet gleichzeitig hohe Volllaststunden und die Chance, die gesamte Wertschöpfungskette auf nationaler Ebene abzudecken, bei gleichzeitiger Entkopplung von Offshore-Windausbau und Netzausbau", erklärt Holst.

Kern des Konzepts ist demnach auch ein Offshore-Windpark, der direkt mit einer Plattform verbunden ist. Die beherbergt eine 500-MW-Elektrolyseanlage, die bis zu 50.000 Tonnen grünen Wasserstoff pro Jahr erzeugen könne. Außerdem hat die Anlage einen modularen Aufbau, wodurch es sich leicht an unterschiedliche Kapazitäten der Wasserstofferzeugung anpassen lasse. Für die Elektrolyse bevorzugen die Forschenden mit der sogenannten PEM-Elektrolyse ein Verfahren, dass sich für den Offshore-Betrieb besonders gut eigne. Mit solchen Anlagen könnten die Betreiber etwa auch zügig auf Schwankungen bei der zugeführten Energie reagieren und den Elekrolyseur auch in Teillast betreiben.

Das Frischwasser soll durch die Entsalzung von Meerwasser gewonnen werden, wofür auch die Abwärme der Elektrolyse nachgenutzt werde. Der entstandene Wasserstoff wird dann gereinigt, getrocknet und komprimiert, um ihn auf ein Transportschiff umzuladen. Pro Schiff könnten so bis zu 400 Tonnen Wasserstoff von der Offshore-Plattform an Land geliefert werden. Insgesamt habe das Forschungsteam belegen können, dass die Offshore-Wasserstoff-Erzeugung nach diesem Prinzip sowohl technisch als auch aus wirtschaftlicher Sicht machbar und sinnvoll sei.

(kie)