Von Wasserstoff-Inseln zu Wasserstoff-Tälern

Mit der Technologie kann beispielsweise Windenergie in Wasserstoff umgewandelt und somit gespeichert werden. Außerdem dient Wasserstoff als Heizmittel oder Kraftstoff. [EPA-EFE/KARSTEN KLAMA]

Einige kleine Gemeinden werden mit sauber verbrennendem Wasserstoffgas, das aus Windkraft erzeugt wird, energieautark. Für die EU stellt sich nun die Frage, ob diese positiven Erfahrungen in größerem Maßstab wiederholt werden können.

Im Jahr 2013 wurden die Orkney-Inseln Opfer ihres eigenen Erfolgs: Die windgepeitschten Eilande im nordöstlichsten Zipfel Schottlands hatten mehrere Jahre lang mit großen Turbinen Windenergie erzeugt und endlich einen Punkt erreicht, an dem sie ihren gesamten Strombedarf selbst generieren konnten.

Doch 2013 wurde klar, dass die Turbinen sogar mehr Energie produzieren konnten, als die Inselbewohner tatsächlich brauchten. Gleichzeitig gab es keine ausreichenden Verbindungen zum Festland, um den Strom in andere Regionen zu exportieren. Das bedeutete, dass die beiden großen Gemeindeturbinen zu Zeiten von Windspitzen abgeschaltet werden mussten. Die Insulaner mussten sich überlegen, wie sie die überschüssige Energie nutzen wollen, um die Turbinen am Laufen zu halten.

Schließlich fanden sie eine Lösung: Wasserstoff. Sie starteten das Projekt BIG HIT, um mit der überschüssigen Energie, die von den Windturbinen erzeugt wurde, Wasserstoffgas zu produzieren. Schon bald konnten die Windräder nicht nur während der Spitzenversorgung eingeschaltet bleiben, sondern es wurden auch die Vorteile der Windenergie über die Stromversorgung hinaus erweitert: Beispielsweise wird der Wasserstoff für den Antrieb von Fahrzeugen und die Beheizung von Häusern verwendet.

„Wie viele Inseln sah sich Orkney Herausforderungen im Energiebereich gegenüber,“ erklärt Nigel Holmes, Manager des BIG HIT-Projekts bei der Scottish Hydrogen and Fuel Cell Association. „Sie mussten Energie als flüssige Brennstoffe importieren – flüssiges Propangas, Benzin, Diesel und Heizöl. Das bedeutet, dass die Kosten für Brennstoffe auf den Orkney-Inseln höher sind als auf dem Festland – und so fließt Geld aus der lokalen Wirtschaft ab.“

Inzwischen heizt hingegen Wasserstoff die Gemeindegebäude und treibt Lieferwagen auf der Insel an.

Orkney Islands Hydrogen

Doch es gab auf dem Weg dorthin auch einige Herausforderungen. Einer der kniffligsten Aspekte ist, dass das Angebot fast genau der Nachfrage entsprechen muss. Dies bedarf einer integrierten „Wasserstoffwirtschaft“, in der Produktion, Transport und Nutzung von Energie in einer Hand liegen.

„Was wir hier erreichen müssen, ist, dass wir, wenn wir mit der Produktion von Wasserstoff beginnen, nicht nur an die Produktion, sondern auch schon an die Nachfrage denken müssen. Denn wenn wir diese nicht in Einklang bringen, werden wir entweder nicht genug Wasserstoff produzieren oder den vorhandenen Wasserstoff nicht in vollem Umfang nutzen können. Sobald man ein bestimmtes Niveau erreicht hat, wird es einfacher. Man kann dann ein paar Häuser oder Lieferwagen hinzufügen, und es wird alles gut gehen. Aber gerade am Anfang muss man sehr sorgfältig über die verschiedenen Verwendungszwecke nachdenken,“ so Holmes.

Ein weiteres Problem war die Speicherung der Energie. Der Wasserstoff wird an zwei Standorten erzeugt, einem auf der Insel Shapinsay und einem auf der Insel Eday. Die Energie kann an verschiedenen Orten produziert und auf Lastwagen transportiert werden, die jeweils eine Vierteltonne Wasserstoff bewegen können. Diese Anhänger können auch als Batterien dienen – und dank der neuen Brennstoffzellen-Batterietechnologie weit mehr speichern als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Die Brennstoffzellen-Batterietechnologie hat somit entscheidend dazu beigetragen, dass das BIG HIT-Projekt funktioniert.

HEAVENN on Earth

BIG Hit ist eines von mehreren Demonstrationsprojekten für das Konzept der „Wasserstoffinseln“ – kleinere Gemeinden, die durch den Einsatz von Wasserstoffgas energieunabhängig werden können. Unterstützt werden sie vom Gemeinsamen Vorhaben Brennstoffzellen und Wasserstoff (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking, FCH JU) der Europäischen Kommission, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zur Förderung von Forschung, technologischer Entwicklung und Demonstrationsaktivitäten im Bereich der Brennstoffzellen- und Wasserstoffenergietechnologien in Europa. Diese frühen Lernerfahrungen fließen derweil auch in andere Projekte ein, die von der FCH JU mitfinanziert werden.

Holmes beschreibt den Charakter der Projekte so: „Wir haben massiv von der Unterstützung des FCH JU profitiert, um unser Projekt [auf den Orkney-Inseln] voranzubringen. Jetzt fließen die Erkenntnisse aus dem BIG HIT-Projekt aber auch in andere Projekte des FCH JU ein. Das beste Beispiel dafür ist die Ankündigung des HEAVENN-Projekts in den Nordniederlanden zu Beginn dieses Jahres.“

Dieses Projekt rund um die Stadt Groningen ließe sich eher als ein „Wasserstofftal“ als eine „Wasserstoffinsel“ bezeichnen, denn es ist nicht vollständig vom sonstigen Stromnetz getrennt. Es ist das erste Projekt, das eine spezifische FCH JU-Finanzierung erhält, die für solche „Täler“ reserviert ist.

Als „Wasserstofftäler“ werden geografische Gebiete bezeichnet, in denen mehrere Wasserstoffanwendungen zu einem integrierten Ökosystem kombiniert werden, das die gesamte Wertschöpfungskette umfasst: Produktion, Speicherung, Verteilung und Endnutzung. Sie sind vor allem in Industriegebieten sinnvoll, die auf kleinem Raum große Mengen an Energie produzieren und verbrauchen.

Das HEAVENN-Projekt (H2 Energy Applications in Valley Environments for the Northern Netherlands) in den Niederlanden wird von 31 öffentlichen und privaten Einrichtungen aus sechs europäischen Ländern durchgeführt. Das Projekt umfasst vier Cluster und wird bis Ende 2025 abgeschlossen sein. Die große Menge an Windenergie, die offshore in der Nordsee erzeugt wird, wird dabei an Speicher und Infrastruktur angeschlossen, in Wärme und Strom für Wohn- und Industriegebiete umgewandelt und zum Antrieb von Transportfahrzeugen genutzt.

EU-Kommission skizziert Pläne für 100 Prozent erneuerbaren Wasserstoff

Die EU-Kommission hat ihre Pläne zur Förderung von Wasserstoff vorgestellt, der vollständig auf erneuerbarer Elektrizität basiert. Sie fügte jedoch hinzu, dass auch „CO2-armer“ Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen unterstützt werden soll.

Weitere Wasserstoffwirtschaftsprojekte befinden sich in der Entwicklung. In Deutschland hat die Bundesregierung inzwischen neun Regionen oder Kommunen ausgewählt, die im Rahmen des „Hyland“-Pilotprojekts gefördert werden. In Frankreich wird ein erstes „Null-Emissionstal“ in den Gemeineden Chambéry und Aix-les-Bains entwickelt.

Obwohl die saubere Gewinnung von Wasserstoff enorme Vorteile für das Klima bringen könnte, da sie eine tiefgreifende Emissionssenkung in der Schwerindustrie ermöglicht, befürchten die Befürworter, dass nicht der gesamte Wasserstoff für solche Projekte tatsächlich aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt werden könnte.

In Wirklichkeit wird gegenwärtig fast das gesamte Wasserstoffgas in Europa mit Energie aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Neue Pipeline-Infrastrukturen werden daher mit Skepsis aufgenommen.

Im Gegensatz dazu haben Projekte für die integrierte Nutzung von sauberem Wasserstoff in kleineren Gebieten mehr Unterstützung gefunden. Die Idee eines großflächigen Einsatzes von Wasserstoff wird aktuell eher nicht aufgegriffen.

Das Konzept des „Wasserstofftals“ scheint dennoch interessant, sagt Tara Connolly, Aktivistin bei Friends of the Earth Europe. „Sie versuchen, die Nachfrage nach dem Wasserstoff zu schaffen und dann die Infrastruktur im selben Gebiet aufzubauen. Erneuerbarer Wasserstoff kann einen wirklichen Mehrwert haben, wenn er in schwer zu dekarbonisierenden Gebieten eingesetzt wird, in denen hohe Temperaturen benötigt werden. Vielleicht wären also einige [dieser Projekte] sinnvoll.“

Aus Holmes Sicht müsse die EU, wenn sie will, dass der Wasserstoff bei der Erreichung ihrer Klimaziele für 2050 eine Rolle spielt, jetzt mit der Einführung dieser Technologie vor Ort beginnen. „Das Entscheidende hier ist, dass wir, wenn wir nicht jetzt damit beginnen, einige dieser Technologien auf den Markt zu bringen, sie nicht schnell genug ausbauen werden, um die Masseneinführung in den 2020er und 2030er Jahren zu erreichen, die uns die gewünschte CO2-Reduzierung bringen würde,“ warnt er.

Holmes glaubt: „All dies ist aber absolut machbar und sollte in Betracht gezogen werden“.

[Bearbeitet von Frédéric Simon]

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