Kostengünstige Wind- und Solarenergie haben grünem Wasserstoff die Möglichkeit eröffnet, eine wichtige Rolle bei der globalen Dekarbonisierung zu spielen, aber es gibt einen Haken. Das zur Herstellung von Wasserstoff benötigte Wasser muss rein sein, und Reinheit hat ihren Preis. Diese Kosten zu senken ist eine Herausforderung der nächsten Stufe für Wasserstoffakteure, und das alteingesessene deutsche Ingenieurbüro Bosch ist einer derjenigen, die sich dafür einsetzen.
CleanTechnica wird darüber berichten Bosch Tech Day 2023 diese Woche als Gast des Unternehmens in Deutschland.
Die Chance für grünen Wasserstoff
Wasserstoff ist ein emissionsfreier Kraftstoff, wenn er zur Stromerzeugung in einer Brennstoffzelle verwendet wird. Allerdings sind Abgasemissionen nur das Ende der Wasserstoffversorgungskette. Wasserstoff ist in der Natur reichlich vorhanden, kommt aber natürlicherweise nicht allein vor. Es muss aus etwas anderem extrahiert werden. Bis vor kurzem war Erdgas die Hauptquelle, in geringerem Maße auch Kohle.
Erneuerbare Energien haben das Drehbuch umgedreht, indem sie die Kosten der Elektrolyse gesenkt haben, bei der elektrischer Strom verwendet wird, um Wasserstoff aus Wasser zu pressen.
Wasserstoff kann dies revanchieren, da er sowohl ein transportables Energiespeichermedium als auch ein Input für Brennstoffzellen ist. Überschüssige Energie aus einem Windpark oder einer Solaranlage kann für die Elektrolyse genutzt werden, was möglicherweise ein wertschöpfenderes Umfeld für Investoren schafft.
Wind- und Solarenergie können Elektrolysesysteme auch in abgelegene Gebiete bringen, in denen Wasser verfügbar ist, aber keine Netzanschlüsse vorhanden sind. Der grüne Wasserstoff kann vor Ort genutzt oder per LKW, Bahn, Pipeline oder Schiff verschifft werden.
Die Wasserelektrolyse macht derzeit nur einen kleinen Teil des weltweiten Wasserstoffangebots aus, aber die Nachfrage steigt, da sich die Weltwirtschaft von fossilen Brennstoffen abkoppelt.
Die Anwendungsfälle für Wasserstoff gehen weit über Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge hinaus und umfassen einige der wichtigsten Industriezweige der Weltwirtschaft, darunter Ammoniakdünger sowie Lebensmittelverarbeitung, Pharmazeutik, Metallurgie und Raffinerie. Auch wenn Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge im Mülleimer der Geschichte verschwinden, wird die Nachfrage nach Wasserstoff weiter steigen.
Bosch wagt den Sprung in den grünen Wasserstoff
Bosch setzt seit seiner Gründung im Jahr 1886 auf neue Technologien. Daher ist es keine Überraschung, dass grüner Wasserstoff beim Bosch Tech Day 2023, der am 13. Juli in Stuttgart stattfindet, eine zentrale Rolle spielt.
Ein neues Wasseraufbereitungssystem für die Elektrolyse gehört zu den Wasserstofftechnologien, die Bosch im Vorfeld des Tech Day vorgestellt hat. Das System stellt eine weitere neue Erweiterung des Bosch-Geschäfts dar, mit einer Besonderheit.
„Neben Systemen mit der üblichen Wasseraufbereitungsmethode Umkehrosmose plant Bosch auch neue, speziell dafür entwickelte Lösungen anzubieten abgelegene Gebiete und Offshore-Standorte„, erklärte Bosch letzte Woche in einer Pressemitteilung.
Näheres dazu erfahren wir bei unserem Besuch bei Bosch diese Woche. Mittlerweile ist der Offshore-Aspekt aufgrund der neuen Möglichkeiten zur Ansiedlung von Elektrolyseanlagen, die die Offshore-Windindustrie bietet, von Interesse.
Die Zusammenlegung von Elektrolysesystemen mit Windparks bietet das Potenzial für Effizienzsteigerungen, indem die Distanz zwischen Stromerzeugung und Endverbraucher verkürzt wird. Offshore-Systeme entlasten Entwickler auch von der Suche nach Platz an Land. Der aus dem Betrieb gewonnene Wasserstoff könnte per Schiff oder Pipeline an Land transportiert oder vor Ort für Betankungsvorgänge auf See genutzt werden.
Das mag hier in den USA wie ein Wunschtraum erscheinen, wo die Offshore-Windenergie nur langsam zunimmt. Anderswo auf der Welt sieht das anders aus: Der neuste Hotspot für erneuerbare Energien ist die Ostsee.
Mehr Wasser für Wasserstoff
Für den Offshore-Bereich sind auch neue Forschungsergebnisse relevant, die das Potenzial der Gewinnung von Wasserstoff direkt aus Meerwasser belegen, ohne dass zusätzliche Behandlungsschritte erforderlich sind. Allerdings könnte dies einen ziemlich langen Sprung vom Labor zu den kommerziellen Märkten bedeuten. Mittlerweile sind die Kosten für die Meerwasseraufbereitung gesunken, während gleichzeitig die Effizienz von Umkehrosmoseanlagen verbessert wurde, wobei die US-Marine einer der Treiber des Trends ist.
Bosch rechnet damit, seine Wasseraufbereitungssysteme im nächsten Jahr auf den Markt zu bringen. „Die von Bosch Manufacturing Solutions entwickelten Systeme sind nicht nur robust und wartungsarm, sondern machen im Vergleich zu marktüblichen Lösungen auch den Einsatz von Chemikalien bei der Wasseraufbereitung überflüssig“, erklärte Bosch.
„Wir entwickeln Technologien zur Wasseraufbereitung sowie zur Erzeugung, Verdichtung, Speicherung und Nutzung von Wasserstoff – und das für verschiedene Branchen“, ergänzt Dr. Stefan Hartung, Vorsitzender der Bosch-Geschäftsführung.
Der Wärmepumpenanschluss
Obwohl grüner Wasserstoff der Star des Tech Day 2023 ist, ist die Erwähnung von Bosch nicht vollständig, ohne die Wärmepumpen zu erwähnen, die sich als eine der Grundpfeiler einer kohlenstoffarmen Wirtschaft herausstellen.
Das Haushaltsgerätegeschäft von Bosch bereitete den Weg für die Entwicklung der Wärmepumpen, die während der Energiekrise der 1970er Jahre Gestalt annahm. Die Junkers-Abteilung des Unternehmens produzierte 1975 als Prototyp eine wasserbetriebene Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser. Anschließend stellte Bosch 1976 das Versuchshaus Trithermun vor, das neben einer Wärmepumpe auch über Solarkollektoren und ein gasbetriebenes Backup-System verfügte.
„Das Haus lieferte den Ingenieuren wichtige Erkenntnisse zur optimalen Nutzung verschiedener Wärmequellen und deren Verknüpfung. Heute, Wärmepumpen und Solarkollektoren spielen bei Neubauten eine wesentliche Rolle“, erklärt Bosch.
Unter der Umbenennung in Bosch Home Comfort Group umfassen die Wärmepumpenlösungen weiterhin ein Hybridsystem mit Gasunterstützung. Das beste Szenario für Wärmepumpen ist aus Sicht von Bosch ein Neubau mit Energieeffizienzverbesserungen. Der Hybrid-Ansatz ist als erschwingliche Alternative für Altbauten konzipiert, die andernfalls eine grundlegende Sanierung erfordern würden.
Der Aspekt des grünen Wasserstoffs könnte das Potenzial bieten, Wärmepumpen in älteren Gebäuden vollständig mit erneuerbaren Energien zu betreiben, daher werden wir Bosch auch dazu befragen. Mittlerweile lässt das Unternehmen kein Gras unter seinen Füßen wachsen. Bosch hat in den letzten Jahren seine Wärmepumpenressourcen in Europa ausgebaut. Als jüngste Entwicklung kündigte Bosch im vergangenen April an, bis 2030 mehr als eine Milliarde Euro in europäische Produktionsstandorte zu investieren.
Das könnte eher früher als später passieren. Bosch plant bereits, 255 Millionen Euro davon in ein neues Produktionswerk in Polen zu investieren, dessen Bau im nächsten Jahr beginnt und die Produktion irgendwann zwischen 2025 und 2026 folgen soll.
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Foto: Neue Wasseraufbereitungstechnologie für grünen Wasserstoff, mit freundlicher Genehmigung von Bosch.
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