Entdeckerecke – TEIL 4
Wasserstoff –
Praxis und Regionales
Die Energiewende passiert nicht nur auf nationaler Ebene, sondern ganz konkret vor Ort: in Unternehmen, kommunalen Einrichtungen und entlang regionaler Lieferketten. Wasserstoff entfaltet seinen Nutzen vor allem dann, wenn Erzeugung, Transport, Speicherung und Anwendung sinnvoll zusammenpassen – und genau das ist häufig eine regionale Aufgabe. Denn je kürzer die Wege, je klarer die Abnehmer und je besser die Infrastruktur, desto schneller lassen sich Projekte wirtschaftlich und verlässlich umsetzen.
Wir zeigen, wie der Wasserstoff-Wandel in der Region greifbar wird, welche Einsatzgebiete besonders geeignet sind, wo Wasserstoff echten Mehrwert gegenüber anderen Lösungen bietet und welche Best-Practice-Hinweise es gibt.
Allgemeine Einsatzgebiete
Grüner Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein der Energiewende und soll künftig als klimaneutraler Energieträger in Industrie, Verkehr und Energieversorgung eingesetzt werden
Die folgenden Einsatzgebiete zeigen, wo Wasserstoff besonders sinnvoll ist und welche Anwendungen heute bereits im Fokus von Projekten und Best-Practice-Beispielen stehen.
Energiewirtschaft
Grüner Wasserstoff dient als chemischer Energiespeicher. Er kann überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien nutzbar machen (Power-to-Gas), indem er in Stromüberschussphasen (viel Wind und Sonne) z. B. in unterirdischen Kavernen gespeichert wird. Der Power-to-Gas-Pfad kann über lange Zeiträume (Monate) enorme Mengen an Energie speichern, die dann während der „Dunkelflaute“ zur Verfügung steht. Somit ergänzt Wasserstoff die strombasierte kurzfristige Energiespeicherung.
Elektrolyseure können gezielt in Stromüberschussphasen betrieben werden, um durch den flexiblen Betrieb das Stromnetz zu entlasten.
Industrie
Die Industrie benötigt Wasserstoff als Produkt im Prozess oder als Energieträger für Hochtemperaturprozesse. Häufig gehören Unternehmen mit diesen Prozessen zur sogenannten „Energieintensiven Industrie“. Für diese Anwender ist grüner Wasserstoff ein Schlüssel zur Dekarbonisierung:
Stahlproduktion
- Wasserstoff agiert als Reduktionsmittel und Energieträger in Hochöfen.
- Dies ermöglicht in diesem Prozess CO2-Einsparungen von über 95 %.
Zementindustrie
- Aus einem Oxy-Fuel-Verfahren (Verbrennung mittels reinem Sauerstoff anstelle von Luft) erhält man einen reinen Gasstrom mit hoher Konzentration von CO2.
- Wasserstoff bindet das prozessbedingte CO2 der Zementherstellung zu Kohlenwasserstoffen, die in der chemischen Industrie weiterverwendet werden.
Ammoniaksynthese
- Grüner Wasserstoff kann fossiles Erdgas ersetzen.
- Die Produktion von Ammoniak wird klimafreundlicher, das spielt beispielsweise in der Düngemittelindustrie eine große Rolle.
Raffinerien
- Grauer Wasserstoff aus Erdgas lässt sich durch grünen Wasserstoff ersetzen.
- Raffinerien können Treibhausgas-minderungsquoten handeln und somit den höheren Preis des grünen Wasserstoffs puffern.
Mobilität
In der Mobilität gilt grundsätzlich, dass je größer die Anwendung (in Bezug auf das zu bewegende Objekt und die erforderliche Reichweite) ist, desto wahrscheinlicher ist der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger. Dies betrifft den Schwerlastverkehr, Züge, Schiffe und sogar Flugzeuge. Im Falle von Flugzeugen spielt auch das Gewicht eine große Rolle. Hier kommt die hohe gewichtbezogene (gravimetrische) Energiedichte von Wasserstoff sehr entgegen.
- Einsatz in wasserstoffbetriebenen Lkw, Zügen und Flugzeugen
- Herstellung synthetischer Kraftstoffe für Flug- und maritimen Verkehr
- Wasserstoffdrucktanks für mobile Speicherung oder Speicherung kleiner Mengen
- Ausbau der Tank- und Ladeinfrastruktur als Voraussetzung für den Marktdurchbruch
Nebenprodukt CO2
Durch die Kombination von CO2 und Wasserstoff lassen sich Wertstoffe oder synthetische Kraftstoffe herstellen.
SAF (sustainable aviation fuel)
- Können für den Flugverkehr aus grünem Wasserstoff und Kohlendioxid erzeugt werden: Power-to-Liquid (PtL) gilt als vielversprechendes Herstellverfahren synthetischer SAFs. Beim PtL-Verfahren wird Wasserstoff mit Strom aus erneuerbaren Energien, wie Wind- oder Solarkraft, produziert und mit CO2 zu Kohlenwasserstoffen synthetisiert und zu Flüssigkraftstoff aufbereitet.
- Ersetzen fossiles Kerosin.
- Es gibt bereits Quoten für die Beimischung von SAF zu den Kraftstoffen, um die Treibhausgasemissionen des Flugverkehrs zu senken.
- Vorteil: Auch bei älteren Flugzeuge bis zu 50 % Beimischung mit SAF.
Landwirtschaft
- Ammoniak ist der zentrale Ausgansstoff für die meisten Stickstoffdünger.
- Für die Herstellung von Ammoniak wird Wasserstoff im Haber-Bosch-Verfahren eingesetzt. Dies ist eines der größten und wichtigsten Einsatzgebiete von Wasserstoff.
- Ammoniak wird weiter zu Nahrungsmittelzusatzstoffen wie Stickstoffdüngern, Harnstoff für Tierfutter oder bestimmten Konservierungsmitteln verarbeitet.
- Weltweit werden jährlich etwa 125 Mio. Tonnen Methanol produziert, wofür 30-35 Mio. Tonnen Wasserstoff benötigt werden. Für diesen Prozess reduziert Wasserstoff CO oder CO2 zu Methanol.
Nahrungsmittelindustrie
- Wasserstoff wird als chemisches Produkt zur Verarbeitung oder Herstellung von Fetten und Ölen verwendet, wie z. B. in der Herstellung von Margarine.
Leuchtturm-Projekte in der Region
Die Leuchtturmprojekte von H2-Wandel machen den Wasserstoffwandel in der Region sichtbar und greifbar: Sie zeigen, wie aus Strategie konkrete Umsetzung wird – von der Erzeugung über Infrastruktur bis zur Anwendung in Industrie, Energie und Verkehr. Als Vorreiterprojekte testen sie Technologien im Realbetrieb, bauen Partnerschaften zwischen Unternehmen, Kommunen und Forschung auf und liefern wichtige Erfahrungen für den weiteren Ausbau.
Best-Practise aus der Region
Ulm/Donau
Energieautarkie im Donautal: Die e.systeme21 GmbH setzt auf PV und Wasserstoff-Speicher
Die e.systeme21 GmbH aus dem Ulmer Donautal ist Vereinsmitglied von H2-Wandel. Die Firma hat eine vollständige ganzjährige Energieautarkie am eigenen Standort realisiert.
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Auf dem Firmengelände betreibt die e.systeme21 GmbH einen Elektrolyseur mit Wasserstoffspeicher, der durch die dort installierten PV-Anlagen gespeist wird. Der erzeugte Wasserstoff dient als saisonaler Energiespeicher und ermöglicht es dem Unternehmen, den gesamten Energiebedarf komplett erneuerbar und unabhängig zu decken.
Das Unternehmen ist spezialisiert auf die Installation von Photovoltaikanlagen und bietet umfassende Wartungs- und Serviceleistungen an. Sie bieten eine breite Palette an Lösungen für die Sektorenkopplung, darunter Batteriespeicher, Klimaanlagen und Wärmepumpen, Elektroladestationen, elektrische Heizsysteme und Heizungsintegration (mittels Heizstab). Für all diese Komponenten stellt die e.systeme21 GmbH zudem eine intelligente, integrierte Steuerungseinheit bereit.
Esslingen
Klimaneutrales Quartier nimmt Form an
Das Ziel ist ambitioniert: die Schaffung eines klimaneutralen Stadtquartiers in Esslingen. Das Unternehmen Green Hydrogen Esslingen verantwortet mit dem sektorenübergreifenden, vernetzten Energiekonzept dabei das Herz dieses zukunftsweisenden Projekts. Besonders ist hierbei die Erzeugung von grünem Wasserstoff direkt vor Ort mittels Elektrolyse.
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Der benötigte Strom stammt aus Photovoltaikanlagen innerhalb des Quartiers sowie aus sogenannten Power Purchase Agreements (PPAs) mit externen Solar- und Windkraftanlagen, oder direkt von der Strombörse, wenn der Strom besonders günstig ist. Ein besonderer Clou: Die bei der Wasserstoffproduktion anfallende Abwärme wird direkt zur Versorgung des Quartiers genutzt – ein Paradebeispiel für effiziente Kreislaufwirtschaft.
Der erzeugte Wasserstoff soll zukünftig nicht nur in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden, sondern auch in der Schwerlast-Mobilität und in der Industrie der Region zum Einsatz kommen. Mit diesem Ansatz geht die Firma Green Hydrogen Esslingen einen entscheidenden Schritt in Richtung einer dekarbonisierten Energiezukunft. Das umfassende und intelligent die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität verbindende Energiekonzept wurde bereits mehrfach ausgezeichnet.
Ulm/Neu-Ulm
SWU planen zwei Elektrolyseure
Die Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm (SWU) haben einen bedeutenden Erfolg für ihr Wasserstoff-Engagement erzielt: Das Land Bayern fördert den Bau ihres ersten Elektrolyseurs an der Erdgasübergabestation Steinhäule mit 5 Millionen Euro.
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Das Ziel der SWU ist die Produktion von grünem Wasserstoff aus überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Die Stadtwerke planen, die Anlage 2027/2028 in Betrieb zu nehmen. Es wurde bereits ein Machbarkeitsstudie durchgeführt, die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen befinden sich aktuell in der Prüfung. Der produzierte grüne Wasserstoff kann nach SWU-Angaben „flexibel für industrielle Anwendungen, im Verkehrssektor oder perspektivisch zur Einspeisung ins Erdgasnetz genutzt werden“.
Das Besondere am Standort Steinhäule: Der Sauerstoff, der im Elektrolyseprozess entsteht, kann direkt in der Abwasserreinigung des Zweckverbands Klärwerk Steinhäule (ZVK) verwertet werden kann.
Die Investitionen der SWU belaufen sich nach eigenen Angaben auf rund 17 Millionen Euro, die
Förderung des Freistaats Bayern deckt dabei 5 Millionen Euro ab.
Die Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm (SWU) erhalten vom Land Baden-Württemberg für den Bau einer Elektrolyse-Anlage im Ulmer Norden eine Förderung in Höhe von 10 Millionen Euro.
Die Details des Vorhabens beschreiben die SWU in ihrer Pressemitteilung so:
„Geplant ist ein Elektrolyseur zur Wasserstofferzeugung im Ulmer
Norden an der Autobahn A8. Mit einer solchen Anlage lässt sich mit
überschüssigem grünem Strom Wasserstoff erzeugen. Dieser steht
dann der Industrie oder dem Verkehrssektor zur Verfügung.
Die Inbetriebnahme ist bis Mitte 2029 geplant. Insgesamt werden dafür
29 Millionen Euro investiert. Voraussetzung für die Realisierung ist,
dass die geplanten Absatzmengen vorab vertraglich vergeben
werden können und somit ein wirtschaftlicher Betrieb sichergestellt ist.“
Wasserstoffinfrastruktur in der Region
Ein erstes Konzept für ein mögliches Wasserstoffverteilnetz in Ostwürttemberg
Detaillierung des leitungsgebundenen H2-Versorgungskonzepts in Ostwürttemberg.
Quelle: https://pudi.lubw.de/detailseite/-/publication/10736
