Innovation vom Fraunhofer ISE 03.05.2023, 07:00 Uhr

Wasserstoff produzieren, wo genug Wasser ist – auf dem Meer

Es ist machbar: Forschende haben ein Konzept für eine Wasserstoff-Erzeugungsanlage entwickelt, die direkt auf dem Meer arbeitet. Zum System gehört der Transport des Wasserstoffs bis zur Küste. Das wäre ein ganz neuer Ansatz, und das Beste daran: Mit solch einer Anlage ließe sich sogar Geld verdienen.

Offshore-Elektrolyseur

Ist das die Lösung für die Energiewende? Eine Kombination aus Windkraft und Wasserstoffproduktion auf dem Meer.

Foto: panthermedia.net/aaw

Das Meer entwickelt sich immer mehr zu einem hervorragenden Ort für die Produktion erneuerbarer Energien. Offshore-Windkraftanlagen sind auf internationaler Ebene bereits zu einem wichtigen Baustein der Energiewende geworden. Parallel werden Prototypen schwimmender Solaranlagen auf dem Meer getestet, die auch höherem Wellengang standhalten sollen. Jetzt kommt eine dritte Technik hinzu: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben mit weiteren Projektpartnern ein technisches Anlagenkonzept und ein Design für eine Wasserstoff-Erzeugungsanlage entwickelt, die auf dem Meer eingesetzt werden kann.

Offshore-Photovoltaik: Wenn Solarmodule in der Nordsee schwimmen

50.000 Tonnen Wasserstoff im Jahr

Mit dem Projekt waren für die Forschenden zwei Aufgabenstellungen verbunden: Zum einen ging es darum, ein technisch und wirtschaftlich optimiertes Design einer integrierten Offshore-Wasserstofferzeugungsanlage zu entwickeln, die mit dem Verfahren der Proton-Exchange-Membran-(PEM)-Elektrolyse arbeitet. Zum anderen wurde ein Konzept benötigt, um komprimierten gasförmigen Wasserstoff an Land zu transportieren. Im Ergebnis ist ein Konzept für eine groß dimensionierte Wasserstofferzeugungsanlage entstanden, mit einer Leistung von 500 Megawatt (MW). Den Strom für die Elektrolyse liefert ein Offshore-Windpark, der direkt mit der Elektrolyseplattform verbunden ist. Er kann maximal 50.000 Tonnen grünen Wasserstoff pro Jahr erzeugen.

Das System hat einen skalierbaren, modularen Aufbau, der sich leicht an unterschiedliche Kapazitäten der Wasserstofferzeugung anpassen lässt. Es funktioniert allerdings nur mit Frischwasser, weswegen eine Entsalzungsanlage zum Konzept gehört. Für sie wird die Abwärme der Elektrolyse genutzt, was die Energieeffizienz des Systems weiter verbessert.

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) Metering VIVAVIS AG
Ettlingen / Homeoffice Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) im Bereich der Energie- und Wasserversorgung VIVAVIS AG
Vertriebsregion Mitte (Hessen, Rheinland-Pfalz, Saarland) Zum Job 
Chemische Fabrik Kreussler & Co. GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Advanced Energy Solutions Chemische Fabrik Kreussler & Co. GmbH
Wiesbaden Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Strategische Netzplanung Strom Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
FUNKE Wärmeaustauscher Apparatebau GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) FUNKE Wärmeaustauscher Apparatebau GmbH
Gronau (Leine) Zum Job 
Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für den Einsatz im Arbeitsschutz / Umweltschutz / Verbraucherschutz (Bachelor of Science / Bachelor of Engineering / Diplom / FH) Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen
Braunschweig Zum Job 
Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für den Einsatz im Arbeitsschutz / Umweltschutz / Verbraucherschutz (Master, Diplom Uni) Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen
verschiedene Standorte Zum Job 
Thyssengas GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Projektleiter Leitungsbau (m/w/d) Thyssengas GmbH
Dortmund Zum Job 
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Prozesssimulation/Verfahrenstechnik Iqony Solutions GmbH
WESSLING Consulting Engineering GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Abteilungsleiter Gebäudeschadstoffe (m/w/d) WESSLING Consulting Engineering GmbH & Co. KG
Berlin-Adlershof Zum Job 
Hochschule Angewandte Wissenschaften München-Firmenlogo
Professur für Modellbildung und Simulation in der Energie- und Gebäudetechnik (W2) Hochschule Angewandte Wissenschaften München
München Zum Job 
Forschungszentrum Jülich GmbH-Firmenlogo
Teamleiter:in - Integrierte Ressourcenbewertung (w/m/d) Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich bei Köln Zum Job 
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Key-Account-Manager:in (m/w/d) Iqony Solutions GmbH
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) Industrie VIVAVIS AG
Ettlingen Zum Job 
Birkenstock Productions Sachsen GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur für Versorgungstechnik (TGA) (m/w/d) Birkenstock Productions Sachsen GmbH
Görlitz Zum Job 
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Mitarbeiter:in (w/m/d) strategisches Stoffstrom- und Anlagenmanagement Berliner Stadtreinigung (BSR)
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Ingenieur/Techniker (gn) für Kanal- und Entwässerungsplanung Stadtwerke Essen AG
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Genehmigungsplaner (m/w/d) TenneT TSO GmbH
Kiel, Stockelsdorf Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Betriebsleiterin / Betriebsleiter (w/m/d) Biogasanlage Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Berlin-Ruhleben Zum Job 
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Ingenieur als Projektleiter Leitungsbau (m/w/d) TenneT TSO GmbH
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) Metering VIVAVIS AG
Ettlingen / Homeoffice Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) im Bereich der Energie- und Wasserversorgung VIVAVIS AG
Vertriebsregion Mitte (Hessen, Rheinland-Pfalz, Saarland) Zum Job 
Chemische Fabrik Kreussler & Co. GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Advanced Energy Solutions Chemische Fabrik Kreussler & Co. GmbH
Wiesbaden Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Strategische Netzplanung Strom Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 

Schiffe für den Wasserstoff-Transport

Der Wasserstoff, der auf diese Wasser produziert wird, wird im Anschluss gereinigt und getrocknet. Eine Komprimierung erfolgt auf bis zu 500 bar, bevor der Wasserstoff mit einem speziellen Transportschiff an Land gebracht wird. In das Schiff passen bis zu 400 Tonnen Wasserstoff. Eine extra Wasserstofftransportleitung wird also nicht benötigt. Entsprechend flexibel lässt sich der Standort für die Wasserstofferzeugungsanlage auswählen.

Die Lösung für die Energiewende: ein staatliches Wasserstoffnetz

Nach Angaben des Konsortiums handelt es sich um das erste Offshore-Projekt in dieser Größenordnung. Das Konzept soll eine Blaupause sein, um entsprechende Pilotanlagen zu entwickeln. Die Skalierbarkeit ist laut der Forschenden gegeben.

Anpassbare Wasserstoff-Erzeugung

„Nachhaltig aus erneuerbaren Energien hergestellter grüner Wasserstoff wird zu einer wichtigen Säule für die Defossilisierung unserer Energiesysteme werden. Für Länder wie Deutschland, in denen die großtechnische Erzeugung von grünem Wasserstoff aufgrund von beispielsweise Landnutzungskonkurrenz bereits jetzt eine Herausforderung ist, ist die Wasserstofferzeugung auf dem Meer mitmilfe der Offshore-Windenergie eine zusätzliche Option“, sagt Marius Holst, der als Koordinator die Arbeitspakete für das Fraunhofer ISE federführend bearbeitete. „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.“

Ein wesentlicher Beitrag des Fraunhofer ISE zum Projekt bestand darin, ein Proton-Exchange-Membran-(PEM)-Elektrolysemodul weiterzuentwickeln. Das Team konnte so zeigen, dass Offshore-Wasserstoff-Erzeugung mit PEM-Elektrolyse technisch und machbar ist. Gleichzeitig ist sie auch wirtschaftlich umsetzbar. „Wir können mit diesem Elektrolyseur auf das begrenzte Platzangebot auf der Plattform angemessen reagieren und nutzen das dynamische Betriebsverhalten dieser Elektrolysevariante“, erklärt Anna Wunsch. Sie hat die technische Auslegung des Systems berechnet. Der Elektrolyseur könne sogar in Teillast betrieben werden.

Zu dem Konsortium gehören neben dem Fraunhofer ISE die PNE AG als Projektkoordinator, ein internationaler Projektierer für und Betreiber von erneuerbaren Energieanlagenprojekten; die SILICA Verfahrenstechnik GmbH, ein Engineering- und Anlagenbau-Unternehmen; die KONGSTEIN GmbH, die beratend unter anderem für Offshore-Wind- und Wasserstofftechnologien tätig ist und die Wystrach GmbH, ein Anbieter von Hochdruckspeichern für Wasserstoff.

Mehr lesen über Wasserstoff-Projekte:

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.