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Energiewende mit Wasserstoff

Es gibt kaum ein älteres Element als Wasserstoff mit der chemischen Kennzahl H1, denn bereits im 18. Jahrhundert hat man es im Universum identifiziert. Seit etwa 100 Jahren dient uns Wasserstoff als wichtiger Rohstoff in der Chemieindustrie. Heute ist Wasserstoff in den Fokus der Energiewende gerückt und bietet enormes Potential bei der Erreichung der Klimaschutzziele wie der vollständigen Dekarbonisierung bis 2050.

 

Warum ist Wasserstoff so attraktiv?

Wasserstoff ist ein universelles Multitalent:

  • Wasserstoff ist CO2-neutral: Das Verbrennungsprodukt von Wasserstoff ist Wasser
  • Wasserstoff ist unendlich verfügbar: 90 % aller Atome im Universum sind Wasserstoff
  • Wasserstoff ist energiereich: Hohe massebezogene Energiedichte

 

Wie kann Wasserstoff zu einer erfolgreichen Energiewende beitragen?

Grüner Wasserstoff ist ein wichtiger Baustein für eine umweltschonende Energiezukunft. Avacon engagiert sich in der Entwicklung neuer Technologien, um den großflächigen Einsatz Realität werden zu lassen.  

Grafik: Mithilfe von Power-to-Gas-Anlagen wird Strom aus regenerativen Energiequellen in grünen Wasserstoff umgewandelt, der im Gasnetz gespeichert werden kann.

Mithilfe von Power-to-Gas-Anlagen wird Strom aus regenerativen Energiequellen in grünen Wasserstoff umgewandelt, der im Gasnetz gespeichert werden kann.

Unsere vordringlichste Aufgabe ist der Umbau unserer Energieversorgung hin zu einer klimafreundlichen Energiezukunft. Nur so lässt sich das Ziel der Bundesregierung erreichen, bis 2050 klimaneutral zu werden. Notwendig ist dafür eine intelligente Verknüpfung der bisher getrennten Sektoren Strom, Wärme, Industrie und Verkehr. Mithilfe von Wasserstofftechnologien kann es gelingen, CO2-Emissionen sektorübergreifend stark zu reduzieren.

Eine Schlüsselrolle spielen dabei die Gasnetze. Sie bieten schon heute die Infrastruktur, um Wasserstoff langfristig zu speichern, zu transportieren und bedarfsgerecht wieder bereit­zustellen. Aktuell kann kein anderes Speichersystem in Deutschland eine vergleichbar hohe Menge an Energie aufnehmen und wieder abgeben. Die am weitesten entwickelte Anwendung dafür ist Power-to-Gas. Mit ihr wird „grüner“ Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Ökostrom gewonnen und in die Gasnetze eingespeist.

Erfolgreicher Klimaschutz erfordert sektorübergreifende Optimierung – wir koppeln die Sektoren

Nur durch die intelligente Verknüpfung von Strom- und Gasinfrastrukturen werden wir die erneuer­baren Energien optimal nutzen und in das Gesamtsystem integrieren können. Da die Sektorenkopplung zu einem großen Teil im Verteilnetz umgesetzt werden wird, kommt Avacon hier eine Schlüsselrolle zu.  

Mehr Infos hierzu finden Sie auch in unserem neuen EE-Report.

Norddeutsche Wasserstoffstrategie

Die Norddeutsche Wasserstoffstrategie, an der auch Avacon mitgewirkt hat, ist das Ergebnis einer intensiven länderübergreifenden Zusammenarbeit und einer umfangreichen und konstruktiven Beteiligung tatkräftiger Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung.  

Dabei verfügt Norddeutschland im Vergleich zu anderen Regionen über einzigartige Standortvorteile zum Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft, wie zum Beispiel die hohe Erzeugungskapazitäten für On- und Offshore-Windstrom mit weiterem Ausbaupotenzial oder unterirdische Formationen zur Speicherung von Wasserstoff.

Bis zum Jahre 2025 sollen in Norddeutschland mindestens 500 Megawatt und bis zum Jahre 2030 mindestens fünf Gigawatt Elektrolyseleistung zur Erzeugung von grünem Wasserstoff installiert sein. Als Startpunkte für den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft in Norddeutschland sollen Wasserstoff-Hubs dienen. Sie bündeln (räumlich) Erzeugung, Verteilung und Nutzung, z.B. in Mobilität und Industrie. So wird schrittweise eine regionale Grundversorgung mit grünem Wasserstoff ermöglicht, die mittelfristig über die gesamte Region ausgeweitet werden kann.

Mehr Informationen zur Norddeutschen Wasserstoffstrategie findet Sie hier.

Aktuelle Beispiele - Wir gehen voran!

Revier Helmstedt - innovativer Green-Energy-Hub

Das frühere konventionelle Kohlerevier rund um das stillgelegte Kraftwerk Buschhaus in Helmstedt soll in einen CO2-neutralen grünen Energiestandort umgewandelt werden. Dabei arbeitet Avacon eng mit dem Abfallverbrenner Energy from Waste (EEW) zusammen. 

Aufgrund der vorhandenen energiewirtschaftlichen Prägung der Region sowie der hervorragenden infrastrukturellen Voraussetzungen, damit sind die guten Anbindungen an bestehende Strom-, Gas-, Daten- und Verkehrsnetze gemeint, bieten sich gerade in der Helmstedter Region ideale Standortbedingungen für einen innovativen Green-Energy-Hub. Avacon und EEW Energy from Waste bündeln ihr Know-how und wollen durch eine Kooperation die Wasserstofftechnologie hier weiter vorantreiben. Hinter dem geplanten Projekt von Avacon und EEW zur Wasserstoff- und darauf aufbauend e-fuel-Entwicklung, steht die Idee, eine innovative Power-to-Fuel-Plattform zu realisieren. 

 „Wir wollen mit unseren Partnern eine Power-to-Gas-Anlage bauen, die regenerativ erzeugten Strom zunächst in Wasserstoff und anschließend mittels Zuführung von CO2 in synthetisches Methangas umwandelt. Diese Technologie trägt als wichtiges Element der Sektorenkopplung entscheidend zur Effizienz und Realisierung der Energiewende bei und hat dadurch einen festen Platz in der Energiezukunft.“

Dr. Stephan Tenge, Technikvorstand Avacon 

Sie sprachen über die Energiezukunft: (v.l.: (von links): Landrat Gerhard Radeck, Avacon-Vorstandsvorsitzender Marten Bunnemann, Wirtschaftsminister Bernd Althusmann, Wissenschaftsminister Björn Thümler und EEW-Chef Bernard Kemper.

Sie sprachen über die Energiezukunft: (v.l.: (von links): Landrat Gerhard Radeck, Avacon-Vorstandsvorsitzender Marten Bunnemann, Wirtschaftsminister Bernd Althusmann, Wissenschaftsminister Björn Thümler und EEW-Chef Bernard Kemper.

Projekt Fläming – Erhöhung des Wasserstoffanteils

Bei dem Projekt handelt es sich um ein bislang einmaliges Projekt in einem Gasverteilnetz in Deutschland. Avacon plant in einem Teilnetz in Sachsen-Anhalt die Beimischung von bis zu 20 Volumenprozent Wasserstoff ins Gasnetz. Das Gemeinschaftsprojekt mit dem Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) soll zeigen, dass es machbar ist, Wasserstoff zu einem deutlich höheren Prozentsatz als heute im Regelwerk vorgesehen in ein existierendes Gasnetz einzuspeisen. Die Ergebnisse des Gemeinschaftsprojektes sollen als Vorbild für den zukünftigen Einsatz von Wasserstoff in Gasverteilnetzen dienen und entsprechend Eingang in das Regelwerk des DVGW finden. Laboruntersuchungen zeigten, dass viele unterschiedliche Geräte mit bis zu 30 Prozent Wasserstoffzumischung betrieben werden können. Gleichzeitig werden bereits alle Geräte im Rahmen der Zulassung mit 23 Prozent Wasserstoff geprüft. Die Herausforderung liegt nun in der Praxis: Können alle installierten Gasgeräte auch unter Praxisbedingungen über einen längeren Zeitraum zuverlässig mit diesem Brenngasgemisch betrieben werden? Dazu gibt es bisher keine Erfahrungen, da es aktuell kein Gasnetz gibt, das mit einer Zumischung von 20 Volumenprozent Wasserstoff betrieben wird.

Für das Pilotprojekt, wurde ein Netzabschnitt im Gasverteilnetz von Avacon im Jerichower Land in Sachsen-Anhalt ausgewählt. Er eignet sich vor allem deshalb für das Projekt, weil die dort verbaute Netzinfrastruktur repräsentativ für das gesamte Avacon-Gasverteilnetz ist und die Ergebnisse somit übertragbar sind. Bei dem Netzabschnitt handelt es sich um ein Mitteldruck-Verteilnetz mit rund 35 Kilometern Leitungslänge, über das etwa 350 Netzkunden mit Erdgas versorgt werden.

Mehr Informationen finden Sie hier

Avacon-Vorstandsvorsitzender Marten Bunnemann
Avacon-Vorstandsvorsitzender Marten Bunnemann (links) beim Besuch der Baustelle.
Windstrom für Stahlwerk Salzgitter

Acht Millionen Tonnen CO2 fallen jährlich allein bei der Stahlproduktion der Salzgitter AG an. Das sind rund ein Prozent der gesamten bundesdeutschen Emissionen. Ein anschauliches Beispiel dafür, wieviel CO2- Senkungsgspotenzial in vielen industriellen Prozessen vorhanden ist. Die Salzgitter AG als zweitgrößter deutscher Stahlhersteller will dieses Potenzial heben. Unter dem Projektnamen SALCOS (Salzgitter LOW CO2 Steelmaking) entwickelte sie ein Konzept, die Hochöfen in Salzgitter auf ein wasserstoffbasiertes Herstellungsverfahren umzustellen.

Das in Salzgitter verarbeitete Eisenerz soll künftig nicht mehr mit Koks, sondern mit Hilfe von „grünem“ Wasserstoff reduziert werden. Die vor Ort zu errichtende Elektrolyseanlage soll mit Strom aus Windkraftanlagen betrieben werden. Bis zu 95 Prozent CO2 können so perspektivisch eingespart werden.

Avacon Natur ist bei diesem richtungweisenden Vorhaben als Partner dabei. Die Avacon-Tochtergesellschaft wird Windstrom für die Elektrolyse liefern. Auf dem Werksgelände sowie in unmittelbar Nähe errichtete das Unternehmen Mitte  des Jahres 2020 sieben Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von 30 Megawatt. Diese versorgen eine Elektroyseanlage mit einer Leistung von 2,2 Megawatt, die derzeit von Siemens Gas & Power errichtet wird. Die Kosten für das gesamte Projekt, das die Errichtung der Windräder und der Wasserstoffanlage sowie deren Einbindung in die bestehenden Leitungsnetze umfasst, belaufen sich auf rund 50 Millionen Euro. Fördermittel für dieses Pilot-Projekt gab es nicht.

 

Ambitionierte Ziele

800 Milliarden Kilowattstunden des nationalen Energiebedarfs (das entspräche heute rund 23 Prozent) sollen laut Bundesforschungsministerin Anja Karliczek 2040 aus grünem Wasserstoff gedeckt werden. (Quelle: Interview Handelsblatt 6.2.2020)

  

3 Fragen an Marten Bunnemann

Foto: Marten Bunnemann, Avacon-Vorstandsvorsitzender (© André Walther)

Interview mit dem Avacon-Vorstandsvorsitzenden

Welches Potenzial bergen Wasserstofftechnologien für Avacon?

Keine andere Technologie bietet ähnlich großes Speicherpotenzial. Mit der langjährigen Expertise bei Strom und Gas sowie unserer vorhandenen Infrastruktur wollen wir zum Wegbereiter der Power-to-Gas-Technologie werden. Bei dieser wird Strom aus erneuerbaren Energiequellen durch Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt. Diese Verknüpfung von Strom- und Gasnetzen kann zu einem gesicherten Ausgleich saisonaler Angebots- und Nachfrageschwankungen führen.

Was braucht es, um Wasserstofftechnologien zum Durchbruch zu verhelfen?

Noch sind diese nicht wirtschaftlich. Deshalb sehen wir noch keinen großen Durchbruch. Damit der flächendeckende Einsatz von grünem Wasserstoff Realität werden kann, müssen auch neue Technologien zur Marktreife gebracht werden. Wir beobachten eine steigende Anzahl an Forschungsprojekten. Das ist ein Schritt in die richtige Richtung. Daneben müssen schnellstmöglich Rahmenbedingungen zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit geschaffen werden. Ohne ausreichende Fördermittel sind Forschungsprojekte kaum realisierbar.

Was sind konkrete nächste Schritte, die unternommen werden müssen?

In einigen Industrien, im Wärmemarkt und bei bestimmten Mobilitätsanwendungen ist der Einsatz von klimaneutralen „grünen“ Gasen perspektivisch unverzichtbar. Diese Bereiche sind nicht oder nur mit extrem hohem Aufwand elektrifizierbar, sodass sich grüner Strom dort nicht direkt einsetzen lässt. Im Verkehrssektor wird Wasserstoff voraussichtlich zuerst im Schwerlastbereich wettbewerbsfähig sein. Die Unternehmen der Energiebranche brauchen hier allerdings Planungssicherheit. Die politischen Rahmenbedingungen reichen aktuell dafür nicht aus. Daher begrüßen wir die Entscheidung der Bundesregierung: Der Beschluss zur nationalen Wasserstoffstrategie ist ein Schritt in die richtige Richtung.

Aktuelles aus der Region

kommunal.info

Unser Magazin kommunal.info bietet einen bunten und spannenden Mix aus Themen wie Energiewende, Gesellschaft und Wandel, Digitalisierung und Neuerungen in der Energiegesetzgebung. Als in der Region von Niedersachsen und Sachsen-Anhalt verwurzeltes Unternehmen beschäftigen wir uns natürlich auch mit der Schönheit des Landes und verraten Ihnen die besten Ausflugstipps in Ihrer Region. Aktuelle News zu Avacon runden die Themenvielfalt vier Mal im Jahr von kommunal.info ab.