Ein Wasserstoff-Balanceakt in der Offshore-Energie

Das Sealhyfe-Projekt hat gezeigt, dass die Herausforderungen auf See bewältigt werden können. Bild mit freundlicher Genehmigung von Lhyfe

Die schwankende Verfügbarkeit von Offshore-Windenergie ist für die Produktion von grünem Wasserstoff sowohl eine Herausforderung als auch eine Chance.

Eine neue Generation von Plattformen wird in Offshore-Windparks Platz einnehmen, da die Wasserstoffproduktion dazu beitragen wird, Stromangebot und -nachfrage auszugleichen. Grüner Wasserstoff könnte in Windparks außerhalb des Stromnetzes produziert werden, aber wenn er an das Stromnetz angeschlossen ist, kann er auch zu Spitzenzeiten durch den Betrieb von Elektrolyseuren erzeugt und dann für später gespeichert werden.

„Hier kommt grünem Wasserstoff eine wichtige Rolle zu, der in einem anderen Maßstab als Batterien eingesetzt werden kann, um Schwankungen bei Angebot und Nachfrage nach erneuerbarer Energie auszugleichen“, sagt Synne Myhre Jensen , Public Affairs Advisor beim norwegischen Wasserstoffunternehmen Hystar . Im Rahmen des HyPilot-Projekts plant der Partner Equinor, Hystars hocheffizienten PEM-Elektrolyseur zur Wasserstoffproduktion vorzuführen, der auf die variable Leistung zugeschnitten ist, die typischerweise bei Offshore-Windkraftanwendungen anzutreffen ist.

Grüner Wasserstoff könnte in netzunabhängigen Windparks erzeugt werden. Er kann aber auch zu Spitzenzeiten durch den Betrieb von Elektrolyseuren erzeugt und dann für später gespeichert werden, wenn der Windpark an das Netz angeschlossen ist.
Bild mit freundlicher Genehmigung von SwitchH2

PEM-Elektrolyseure können schnell hoch- und heruntergefahren werden, um die Leistungsschwankungen auszugleichen. Häufiges Starten und Stoppen kann jedoch zu einer Verschlechterung der Komponenten führen. Das Sealhyfe-Projekt hat jedoch bereits gezeigt, dass die Herausforderungen bewältigt werden können – auf See. Lhyfe führte einen 14-monatigen Test eines 1-MW-PEM-Elektrolyseurs von Plug durch, der die Fähigkeit des Systems bestätigte, die auftretenden Leistungsschwankungen zu bewältigen, auch bei maximaler Produktionskapazität. Die erreichte Leistung war so hoch wie an Land. Lhyfe strebt an, ab 2026 ein 10-MW-System in Betrieb zu nehmen.
In einem anderen Projekt entwickeln SwitcH2 und BW Offshore zusammen mit den Partnern Strohm, MARIN und der TU Delft eine Offshore-FPSO für grünes Ammoniak, die mit einer 300-MW-Elektrolyseanlage in der Spitzenleistung 790 Tonnen grünes Ammoniak pro Tag produzieren kann.

Die FPSO wird Wind- und Wellenenergie nutzen, die an Bord in Gleichstrom umgewandelt wird, um PEM-Elektrolyseure mit Strom zu versorgen.

„Das Stromerzeugungs- und -verteilungssystem des Schiffs ist in der Lage, den Strom zu produzieren, der für den Betrieb der Elektrolyseure benötigt wird, da wir zusätzlich zur erneuerbaren Energie auch Strom aus dem Stromerzeugungssystem des Schiffs hinzufügen können“, sagt Bob Rietveldt, International Director bei SwitH2 . „Auf diese Weise vermeiden wir eine Abschaltung der Anlage und sind jederzeit in der Lage, die für den Betrieb erforderlichen Lasten zu erzeugen, auch an Tagen, an denen es keinen Wind gibt.“

Er sagt, es sei logisch und wirtschaftlicher, eine zentrale Plattform für die Elektrolyseure zu haben. „Bei einem dezentralen Einsatz auf einzelnen Windturbinen würde das bedeuten, dass es Zeiten gibt, in denen die Produktion überhaupt nicht möglich ist, wenn man den Strom nicht speichern kann. Außerdem wäre es schwierig, ihn wieder hochzufahren, und höchstwahrscheinlich wäre eine Wasserstoffspeicherung oder Batteriestrom an der Turbine erforderlich, um die Situation zu überwinden, was das Ganze sehr kostspielig machen würde. Zentralisierte Elektrolyseure bleiben immer betriebsbereit, da wir bei Bedarf zusätzlichen Strom aus dem Schiffssystem liefern können.“

SwitH2 ist der Ansicht, dass eine zentrale Plattform für die Elektrolyseure sinnvoller und wirtschaftlicher ist.
Bild mit freundlicher Genehmigung von Swith2

Solarenergie zusätzlich zu Offshore-Windenergie sei sehr sinnvoll, sagt er. „Die Kombination aus Wind-, Wellen- und Solarenergie ist stabiler, aber es kann trotzdem Tage geben, an denen Notstrom benötigt wird. Die Energiespeicherung in Form von produziertem flüssigem Ammoniak in unserem FPSO ist die einfachste und wirtschaftlichste Möglichkeit, dies zu tun, und es ist einfach, es innerhalb des FPSO zu lagern. Die Speicherung von Wasserstoff oder Batterien ist schwieriger und nicht die optimale Lösung.“

Auch die Anionenaustauschmembran-Elektrolyseurtechnologie (AEM) , eine Weiterentwicklung der PEM, bei der unkritische Rohstoffe verwendet werden, könnte laut Teilnehmern der EU-finanzierten Initiative HYScale eine skalierbare und wirtschaftliche Lösung bieten. Die spezielle, von CENmat entwickelte Technologie könne bei höheren Stromdichten stabil arbeiten, sagt CEO Dr. Schwan Hosseiny, wodurch die Anlage kompakter gebaut werden könne. „Der geringe Platzbedarf ist wichtig, da die geplante Elektrolyseuranlage mit 4-5 Terawatt bis 2050 enorm viel Platz benötigen würde, wenn die Elektrolyseure bei niedrigen Stromdichten betrieben würden.“