Immer wieder erwischt es prominente Wasserstoffvorhaben: Für „HyScale 100“ in Schleswig-Holstein etwa kam das Aus im August. Auch Herstellern fällt die Durststrecke beim Wasserstoffhochlauf immer schwerer: Thyssenkrupp Nucera gab im selben Monat seinen Rückzug aus dem Segment Hochtemperatur-Elektrolyse bekannt – aus der geplanten Serienfertigung solcher Anlagen in Thüringen wird nichts.
Jetzt droht auch noch Bremswirkung durch die Reform der Stromnetzentgelte („AgNes“): Das vorgesehene kapazitätsbasierte Sondernetzentgelt von 4 bis 7 Euro je Kilowatt und Jahr werde die Wasserstoffgestehungskosten um bis zu sechs Prozent steigern, teilte das Energiewirtschaftliche Institut an der Uni Köln vergangene Woche mit.
Gemeinsam ist ihnen, dass sie die Wasserstoffproduktion unmittelbar mit anderen Energiewandelprozessen verbinden, um ihre Fahrweise präziser auf das volatile Stromaufkommen im Netz und auf den Wasserstoffbedarf abzustimmen. Das könnte im Erfolgsfall die Netz- und Kosteneffizienz im Redispatch-geplagten Energiesystem steigern – ein Ziel der schwarz-roten Koalition.
„Auf Strich fahren“ nennen sie es bei dem Berliner Start-up Stoff 2. Seine Kombination aus Wasserstoffproduktion und Stromspeicherung soll es Industriebetrieben ermöglichen, bei volatilem Grünstromaufkommen aus dem Netz gleichbleibend und dauerhaft genau die benötigte Menge Wasserstoff (H2) in ihre Prozesse einzuspeisen, die sie benötigen. Und zwar zu niedrigeren Kosten als eine Kombination aus Batteriespeicher und Elektrolyseur.
Wie entscheidend ein stetiger, sicherer H2-Fluss sein wird, betonte beispielsweise Holger Klaassen vom Kupferhersteller Aurubis in dieser Woche beim Handelsblatt-Wasserstoffgipfel. Aurubis brauche den Energieträger zuverlässig „an der Werksgrenze“, sagte Klaassen.
Die Stoff-2-Demonstrationsanlage „Lizzey“, kürzlich in Berlin der Fachöffentlichkeit vorgestellt, speichert dazu Grünstrom in einer Zinkschicht und setzt die Energie bei Bedarf an einer Gaselektrode als Wasserstoff frei, wie das Start-up verspricht. Technikdirektor Andrew Zwinkels bezeichnet den in zwei Frachtcontainern untergebrachten elektrochemischen Reaktor ironisch als „Waschtrockner“, der zwei Arbeitsgänge in einer Maschine kombiniere. Ladezeit: vier Stunden, Entladen in Form von Wasserstoff über zwölf bis 24 Stunden. Einheiten mit einer Leistung von je fünf Megawatt will das Unternehmen für Industriekunden konfigurieren, sobald es einmal mit der Serienfertigung begonnen hat.
Stoff-2-Gründer Alexander Voigt sieht in Technologien wie der Zink-Zwischenschritt-Elektrolyse auch eine Chance für Deutschland, der chinesischen Konkurrenz etwas entgegenzusetzen und sich im Technologiewettlauf eine vordere Position zu sichern.
Angesichts der von Schwarz-Rot gebremsten Energiewende allerdings nur, wenn die Bedingungen für das Skalieren innovativer Technologien besser würden: „Die neuen Antibiotika liegen bereit“, sagt Voigt. Dem schwächelnden Wirtschaftsstandort Deutschland fehlten jetzt noch „die richtigen klinischen Studien und dann die Verschreibung“, um nicht schon wieder das Geschäft mit Schlüsseltechnologien an die Konkurrenz in Asien zu verlieren.
Felix Fischer, Mitgründer und operativer Geschäftsführer des bayerischen Energieanlagenherstellers Reverion, schätzt zwar Ausgangslage und Nachfrage optimistisch ein, aber er sagt über die Energie- und Politik der Bundesregierung und Konflikte wie die um das EEG und das Netzanschlusspaket: „Was uns am meisten helfen würde, ist Klarheit. Die ständigen Verzögerungen schaden.“ Dies und zu kurzfristige Ausschreibungen minderten die Planungssicherheit, „und die erneuerte Gasnetzzugangsverordnung hätte schon längst kommen können“, so Fischer.
Reverions Container-modularisierte Anlagen können mit einer reversiblen Brennstoffzelle Biomethan und Wasserstoff verstromen, aber umgekehrt mithilfe von Grünstrom auch Wasserstoff und dann grünes Methan herstellen. Bei einer Umwandlung elektrischer Energie in H2 und zurück verspricht Reverion einen „Round-Trip-Wirkungsgrad von bis zu 75 Prozent“. Die Verknüpfung sei „volkswirtschaftlich extrem sinnvoll – anstatt reiner Elektrolyse, anstatt reiner Back-up-Gaskraftwerke“, sagt Fischer.
Reverion, das rund 200 Menschen beschäftigt, kämpft um Zugang für seine Anlagen zu den Mittel- und Hochdruckleitungen des Erdgasnetzes, das teilweise zu einem Wasserstoffnetz umgerüstet wird. Das Unternehmen erhält nach eigenen Angaben ein breites Spektrum von Anfragen – die Interessenten reichen demnach von großen Energieversorgern bis zu Bauernhöfen. In der Praxis laufen Reverion-Anlagen bisher vor allem auf Basis von Biogas und Biomethan, beispielsweise in Agrarbetrieben in Bayern.
Am Dienstag hat das 2022 von Ingenieuren und Forschern der TU München gegründete Unternehmen eine neue Finanzierungsrunde über 175 Millionen US-Dollar abgeschlossen. Es will seine Fertigungskapazität nun auf 250 Megawatt pro Jahr und seine Belegschaft auf bis zu 800 Arbeitsplätze steigern. Fischer und seine Kollegen peilen den Bau von Energieanlagen auch für Rechenzentren an.
Ein Batterie-Hybridkonzept mit Elektrolyse fasst der Übertragungsnetzbetreiber Transnet BW für seinen entstehenden Netzbooster im baden-württembergischen Kupferzell ins Auge: Eine H2-Turbine soll von einem Elektrolyseur produzierten Wasserstoff zurück in Strom verwandeln und so einspeisen, dass er die Funktion des Netzboosters unterstützt.
Netzbooster, die an mehreren Orten Deutschlands errichtet und ins Übertragungsnetz geschaltet werden, sollen netzüberlastende Strommengen schnell aufnehmen und bei Bedarf wieder abgeben. Standardmäßig werden die Anlagen dazu mit Batteriespeichern ausgerüstet. Transnet BW hat in seinem Projekt „HydrogREenBoost“ von Wissenschaftlern untersuchen lassen, wie sich auch eine Wasserstoffeinheit technisch und wirtschaftlich integrieren lässt.
Keine Turbine zwar, aber einen neuen Wasserstoffmotor, der sich für eine solche Hybridkombination eignen könnte, hat der finnische Energieanlagenbauer Wärtsilä im Sommer im spanischen Netz getestet.
Das Ziel auch hier: flexiblere Fahrweise der Elektrolyse, angepasst an das schwankende Stromangebot aus erneuerbaren Energien. Die Kombinationsanlage steigere die Gesamteffizienz der Wasserstoffproduktion, verringere die Abnutzung und erlaube einen sparsamen Einsatz kritischer Metallrohstoffe, verspricht Power to Hydrogen. Konkrete Projekte setzt das Unternehmen aus dem Bundesstaat Ohio vor allem in Europa um, beispielsweise im Hafen von Antwerpen.
Hersteller von Hybridanlagen setzen darauf, dass sich der Blick von Politikern, Regulierungsbehörden, Energie- und Industrieunternehmen weitet auf die Schnittstellen und möglichen Synergien zwischen Grüngas und Strom – das könnte ihnen den Weg aus der Nische in einen breiten Markt ebnen.
Aber die auf den ersten Blick einleuchtenden Anlagenkonzepte werden nicht ohne Weiteres zu Selbstläufern, wie das Beispiel des Netzboosters von Transnet BW zeigt: „Eine Umsetzung des HydrogREenBoost-Konzepts am Netzbooster-Standort Kupferzell ist derzeit nicht vorgesehen“, teilte eine Unternehmenssprecherin auf Anfrage mit. Dafür seien „weitere Forschung, Pilotprojekte und regulatorische Klärungen“ erforderlich.
