Sauerstoff und Abwärme bei Wasserstoff-Produktion mitdenken

Grüner Wasserstoff ist hip. Das klimaneutrale Gas soll jenen Branchen und Industrien helfen, sich von fossilen Energieträgern zu lösen, die aufgrund ihres Energiehungers nicht vollständig zu elektrifizieren sind. Eine Studie und eine politische Synthese der Stiftung Offshore-Windenergie weiten den Blick nun darauf, auch reinen Sauerstoff und Abwärme als Nebenprodukte der Elektrolyse zu verwerten.

Die gemeinnützige Stiftung arbeitet für das Land Niedersachsen am Projekt „Grüner Wasserstoff aus Offshore-Windenergie“ mit (siehe auch separate Meldung zu Aquaventus). Die Diskussion um Ort und Art der effizientesten Wasserstoff-Produktion sei erst am Beginn und müsse ganzheitlicher werden, heißt es in einer gemeinsamen Mitteilung der Stiftung und des Energieministeriums in Niedersachsen. Der Fokus sei auf den sektorenkoppelnden Charakter des Wasserstoffs zu richten, die bisherige Konzentration auf Einzelprojekte daher nicht zielführend.

Nebenprodukte einfacher an Land zu verwerten

Die Kurzstudie erörtert technische und gesamtökonomische Fragen im Zusammenhang mit den geeignetsten Standorten für die Elektrolyseure. Um den hohen Bedarf an Ökostrom zu decken, der für die „grüne“ Elektrolyse unabdingbar ist, geht kein Weg an Offshore-Windenergie als Quelle vorbei. Die Bundesregierung will bis 2030 Elektrolyseure mit einer Gesamtleistung von 10.000 MW in Betrieb sehen. Um die Potenziale zu nutzen, fordert die Stiftung „eine strategisch gedachte Industriepolitik, die eng verzahnt ist mit der Energiepolitik“, und einen „strategischen Blick auf die Kombinationsmöglichkeiten zwischen Offshore-Wind und Elektrolyse“.

Bei der Standortanalyse für Elektrolyseure stehen Orte auf See, von wo der Wasserstoff per Pipeline oder Schiff zum Festland gelangt, an Land oder in Küstennähe zur Diskussion. Die Studie ruft dabei die Annahme in Erinnerung, Elektrolyseure seien in der Nähe von Offshore-Parks günstiger zu bauen.

Abwärme auf See schlechter und Sauerstoff gar nicht nutzbar

Allerdings erschwerten Standorte auf dem Meer das effiziente Nutzen des Nebenprodukts Abwärme. Dies sei an Land einfacher, etwa durch Einspeisen der Abwärme in Fernwärmenetze oder zum Versorgen von Industriearealen.

Der bei der Elektrolyse abgespaltene Sauerstoff ist besonders in der Metallurgie, Glas- und Keramikindustrie sowie Zement- und Kalkindustrie gefragt. Als medizinischer Sauerstoff kommt er außerdem in der Notfallversorgung, bei Sauerstoff-Therapien und zur Behandlung von Atemwegs- oder Lungenerkrankungen zum Einsatz. In der Oxy-Fuel-Verbrennung hilft er energieintensiven Branchen, Emissionen zu senken.

Auch bei der wirtschaftlichen Nutzung des Sauerstoffs rücken Elektrolyseure-Standorte an Land in den Fokus, auch weil „ein großvolumiger Transport von Sauerstoff von Standorten auf See bisher kein bekanntes Szenario“ sei, heißt es in der Studie.

Elektrolyseure "bei uns an der Küste" bauen

Die Forschenden glauben, dass der Anschluss eines Elektrolyseurs an das vorhandene Stromnetz ihn besser auslasten und das Stromnetz besser stabilisieren könne. Ferner betrachteten sie die Wasserverfügbarkeit: Um 1 Kilo Wasserstoff herzustellen, sind 9 Kilo Wasser nötig. Für einen Elektrolyseprozess, der auf 1.000 MW Windenergieleistung beruht, werden jährlich etwa 530 Millionen Liter Frischwasser benötigt.

Zwar verfüge Niedersachsen über große Grundwasservorkommen, dies könne aber zu Verteilungsdebatten führen, heißt es dazu in der Studie. Das im Überfluss vorhandene Meerwasser wiederum biete sich durchaus für die Elektrolyse an, auch könne die Abwärme aus der Elektrolyse bei der Entsalzung helfen. Allerdings sei das Einleiten der Sole, der überschüssigen Salzlösung, ins Meer je nach gewählter Entsalzungsart wegen belastender Stoffe nicht möglich.

Welchen Pfad die Wasserstoffproduktion auch einschlägt: Energieminister Christian Meyer (Grüne) sieht Niedersachsen als „Windenergieland Nummer 1". Elektrolyseure seien dort zu bauen, „wo es sinnvoll ist, sprich: da, wo ihr Einsatz netzdienlich ist und wo Wasser und Strom aus Erneuerbaren ausreichend zur Verfügung stehen“ – also „bei uns an der Küste“. Nicht zuletzt verfüge Niedersachsen im Vergleich über die größten Lagerkapazitäten für Wasserstoff, namentlich Salzkavernen.

Die „Kurzstudie zur Analyse der Standort-Faktoren für den Betrieb von Elektrolyseuren mit Offshore-Windenergie“ hat die Deutsche Windguard im Auftrag der Stiftung Offshore-Windenergie erarbeitet. Sie lässt sich genauso wie ihre politische Synthese „Standortentscheidung für den Betrieb von Elektrolyseuren als wichtiger Teil einer gesamtökonomischen Strategie beim Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft mit Offshore-Windenergie“ als PDF herunterladen.