H2Mare
Wie H2Mare Wasserstoff direkt auf hoher See produzieren will
Auf See herrschen beste Bedingungen zur Erzeugung erneuerbaren Stroms. Die direkte Herstellung von Grünem Wasserstoff in Offshore-Anlagen aus Windenergie ohne Netzanbindung kann die Kosten gegenüber der Erzeugung an Land deutlich senken. Das Leitprojekt H2Mare erforscht daher die Offshore-Erzeugung von Grünem Wasserstoff und anderen Power-to-X-Produkten.
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 Potenzial will das Wasserstoff-Leitprojekt H2Mare nutzen, indem es direkt auf See erneuerbaren Strom nutzt, um daraus Wasserstoff und Wasserstoff-Folgeprodukte herzustellen.
Dabei wollen die Partner den Wasser-Elektrolyseur direkt mit einer Windkraftanlage koppeln – und damit innovative Technologien bereitstellen, um offshore Grünen Wasserstoff zu erzeugen. Damit dies gelingt, müssen sowohl der Elektrolyseur als auch die Windkraftanlage angepasst werden. Das H2Mare-Projekt H2Wind passt den Elektrolyseur an die rauen Bedingungen auf See an. Das H2Mare-Projekt OffgridWind kümmert sich hingegen um die Anpassungen auf Seiten der Windkraftanlage. Die direkte Kopplung von Windkraftanlage und Elektrolyseur soll die Kosten der Wasserstoffproduktion minimieren. Denn ohne Anbindung an das 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.
Das H2Mare-Projekt H2Wind erforscht den Elektrolyseur, der mit einer Windenergieanlage gekoppelt werden soll. Dieser neuartige, kompakte PEM-Elektrolyseur soll trotz rauer Bedingungen auf See effizient und quasi-autark arbeiten. Dafür müssen seine Komponenten unter Hochsee-Bedingungen getestet und entsprechend angepasst werden. Die Anordnung der Komponenten wird ebenfalls überarbeitet. Denn eine Wartung und Montage der Anlage auf hoher See stellt deutlich größere Anforderungen an das Anlagendesign.
Zusätzlich erarbeitet H2Wind Verfahren der Wasseraufbereitung und -bereitstellung für die Elektrolyse, aber auch zur Speicherung des produzierten Wasserstoffs. Durch die gesamtheitliche Betrachtung der Anlage identifiziert H2Wind außerdem die Bedingungen für den gewinnbringenden Betrieb.
Langtitel: H2Wind 'Autarke Offshore-H2-Elektrolyse'
Förderkennzeichen: 03HY301A-H
Gesamtfördersumme: 43,5 Mio. €
Partner: 8
Projektlaufzeit: 01.04.2021-31.03.2025
Kontakt in das Projekt:
Andreas Tutschke
Koordination des Projekts
Siemens Energy
andreas.tutschke@siemens-energy.com
Der neue offshore-taugliche Elektrolyseur soll zukünftig auf der Plattform der Windkraftanlage Platz finden. Wie sich die Anlage und der Elektrolyseur am besten kombinieren lassen, erarbeitet das H2Mare-Projekt OffgridWind. Getestet werden die erarbeiteten Konzepte dann zunächst an Land – an einer Onshore-Windenergieanlage.
Die Offshore-Anlage wird zukünftig neben einer größeren Plattform außerdem ein neues Fundament benötigen. Beides erforscht OffgridWind – ergänzt durch den Transport des produzierten Wasserstoffs ans Festland. Zudem simulieren die Partner den Betrieb und berechnet die Kosten über den gesamten Lebenszyklus der Windenergieanlagen zur Wasserstoff-Produktion auf See.
Langtitel: OffgridWind - Dezentrale stromnetzunabhängige Offshore-Lösungen für Wind-to-Hydrogen
Förderkennzeichen: 03HY300A-E
Gesamtfördersumme: 24,7 Mio. €
Partner: 4
Projektlaufzeit: 01.04.2021-31.03.2025
Kontakt in das Projekt:
Thomas Schwabe
Koordination des Projekts
Siemens Gamesa
thomas.schwabe@siemensgamesa.com
Wegen der zahlreichen Vorteile der Produktion auf See arbeitet H2Mare auch an Lösungen, um mit Grünem Wasserstoff direkt Folgeprodukte wie Grünes Methanol zu erzeugen – offshore Power-to-X also. Damit das gelingt, wollen die Partner aus dem H2Mare-Projekt PtX-Wind auch zukunftsweisende Ansätze wie die Meerwasser-Elektrolyse weiter vorantreiben.
In dem H2Mare-Projekt PtX-Wind wird die Erzeugung weiterer Power-to-X-Produkte auf See, beispielsweise von Methanol, Fischer-Tropsch-Produkten 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 Co-Elektrolyse von CO2 und Wasser sowie die Meerwasserelektrolyse. Ist die Nutzung der Meerwasserelektrolyse erfolgreich, muss das aus dem Meer gewonnene Wasser vor der Elektrolyse nicht mehr entsalzt werden.
Die erarbeiteten Konzepte will PtX-Wind zunächst an Land testen und anschließend ein ausgewähltes Konzept auf einer schwimmenden Plattform auf See demonstrieren. Dabei sollen Fischer-Tropsch-Produkte hergestellt werden, die später als nachhaltige Kraftstoffe genutzt werden können.
Langtitel: PtX-Wind 'Offshore Power-to-X-Prozesse'
Förderkennzeichen: 03HY300A-R
Gesamtfördersumme: 38,3 Mio. €
Partner: 18
Projektlaufzeit: 01.04.2021-31.03.2025
Kontakt in das Projekt:
Prof. Dr.-Ing. Roland Dittmeyer
Koordination des Projekts
Karlsruher Institut für Technologie
roland.dittmeyer@kit.edu
In allen technischen H2Mare-Projekten werden ebenfalls Fragen zu Sicherheit und Umweltauswirkungen untersucht. Ebenso werden Lebenszyklusanalysen und Technologiebewertungen erarbeitet.
Übergeordneten Fragestellungen sowie der Kommunikation und dem Wissenstransfer widmet sich das H2Mare-Projekt TransferWind. Dabei stehen auch Akzeptanzmanagement und Fragen der regulatorischen Rahmenbedingungen im Zentrum der Arbeiten.
Ziel von TransferWind ist die Beantwortung übergeordneter Fragestellungen, die alle H2Mare-Projekte betreffen. Dazu gehören zum Beispiel Aspekte der regulatorischen Rahmenbedingungen. 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. Zusätzlich widmen sich die Partner der Kommunikation nach außen und dem Akzeptanzmanagement. Teil dessen sind Stakeholder-Workshops sowie Bildungsarbeit.
Langtitel: TransferWind 'H2Mare Forschungs-Transfer'
Förderkennzeichen: 03HY303A-P
Gesamtfördersumme: 7,4 Mio. €
Partner: 14
Projektlaufzeit: 01.04.2021-31.03.2025
Kontakt in das Projekt:
Hanna Dura
Koordination des Projekts
DECHEMA e.V.
hanna.dura@dechema.de
Das sind die Partner aus H2Mare
Karte der H2Mare-Partner
Tabelle der H2Mare-Partner
Die Daten zeigen die ausführenden Stellen der H2Mare-Partner (Stand: 01.08.2023).
