Grüne Wasserstoff-Energieinseln sollen 100 GW Offshore-Windkraft beherbergen

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Es wird erwartet, dass die Offshore-Windindustrie in den nächsten 25 Jahren Fahrt aufnehmen wird und bis 2050 500 Gigawatt im Wasser sein wird. Wohin all diese Gigawatt gehen werden, ist eine offene Frage. Neue Onshore-Anlagen und Übertragungsleitungen müssen all diesen Strom aufsaugen und irgendwo an irgendjemanden abgeben, und das bedeutet einen völlig neuen Kampf um die Landnutzung. Oder auch nicht, je nachdem. Ein neues Unternehmen ist mit dem ehrgeizigen Vorschlag entstanden, den drohenden Engpass mit einem Netzwerk von 10 Offshore-Anlagen für grünen Wasserstoff zu beseitigen

Ein Liebesbrief zu grünem Wasserstoff von CIP an die globale Offshore-Windindustrie

Bei dem betreffenden Unternehmen handelt es sich um ein neues Unternehmen namens Copenhagen Energy Islands. Wenn Ihnen das bekannt vorkommt, sollte es so sein. Der Hauptinvestor ist Copenhagen Infrastructure Partners, und ihnen sind die Seiten von nicht fremd CleanTechnica. Sie sind auch in der Vergangenheit an Orte gegangen, an denen noch kein Entwickler erneuerbarer Energien zuvor war. Ein aktuelles Beispiel ist der allererste Offshore-Windpark Estlands in der Ostsee.

CIP geht davon aus, dass das estnische Projekt ein Gewicht von 1 bis 1,5 Gigawatt haben wird. Das ist ziemlich beeindruckend für den ersten Offshore-Windpark, vor allem wenn man bedenkt, dass viele Offshore-Windprojekte immer noch in Megawatt gemessen werden. Allerdings sind das kleine Kartoffeln im Vergleich zu dem, was auf Lager ist.

Das neue Projekt „Copenhagen Energy Islands“ bringt CIP mit Investoren aus Europa und Nordamerika zusammen, um etwa zehn Offshore-Hubs für erneuerbare Energien zu errichten. jeweils mit einer Leistung von etwa 10 Gigawatt also insgesamt 100 Gigawatt.

Die Standorte sind noch nicht in Stein gemeißelt, aber die Partner haben bereits Standorte in der windreichen Nordsee und der Ostsee im Blick, die ebenfalls zügig für die Windenergie erschlossen werden. Auch Standorte in Südostasien sind im Spiel.

Warum eine Insel?

Wie Copenhagen Energy Islands es erklärt, ist die treibende Kraft hinter dem Unternehmen Größe, Größe und noch mehr Größe.

Sie gehen davon aus, dass Offshore-Windparks mit mehreren Gigawatt in den nächsten zehn Jahren die Regel sein werden und die Windindustrie effizientere Systeme benötigen wird, um die gesamte Energie vom Meer an die Küste zu transportieren.

„Große Volkswirtschaften planen, bis 2050 mehr als 500 GW Offshore-Windkraftkapazität aufzubauen“, erklärt CEI. „Um dieses Ziel zu erreichen, müssen in den nächsten 25 Jahren mehr als das Zehnfache der in den letzten 35 Jahren installierten Offshore-Windkraftanlagen installiert werden.“

Die Offshore-Windindustrie hat zwar bewiesen, dass sie skalieren kann, aber sie kann den drohenden Übertragungsengpass nicht beseitigen. Hier kommt das Konzept der Energieinseln ins Spiel.

„Heutzutage besteht die Herausforderung für Offshore-Windenergie weniger darin, den inkrementellen Offshore-Windpark zu bauen, sondern eher darin, wie man groß angelegte Offshore-Windenergie in die globalen Energiesysteme integrieren kann“, erklärt CEI.

Und hier kommt grüner Wasserstoff ins Spiel. Grüner Wasserstoff, auch Power-to-Gas genannt, entfernt Erdgas aus der Wasserstoffversorgungskette. Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse aus Wasser hergestellt. Die Idee besteht darin, Windkraft (oder eine andere erneuerbare Ressource) zum Betrieb der Elektrolyseanlagen einzusetzen und so die Weltwirtschaft mit einem weit verbreiteten, fossilfreien Gas für Kraftstoffe, Lebensmittelsysteme, Pharmazeutika, Metallurgie, Raffinerie und andere industrielle Prozesse zu versorgen .

Power-to-Gas ist ein relativ neues Feld, das jedoch schnell wächst. CleanTechnica kam bereits im Jahr 2015 auf die Idee. Im Jahr 2020 begann die Offshore-Windanbindung Gestalt anzunehmen, und globale Energieakteure begannen auch, die Idee zu prüfen, Anlagen für grünen Wasserstoff in Offshore-Windparks zu errichten.

Was den Grund angeht, ist das zumindest in einer Hinsicht relativ einfach. Windparks erzeugen in der Regel nachts, wenn die Nachfrage gering ist, eine Überproduktion, was dazu führt, dass Netzbetreiber Drosselungsanordnungen erteilen. Wenn es einen Industrieanwender gäbe, der nachts herumhängt und diese sauberen Kilowattleistung in Betrieb nimmt, würde das das Drosselungsproblem lösen, und grüner Wasserstoff ist genau das Richtige.

Um den grünen Kuchen zu krönen, würde der Hersteller von grünem Wasserstoff auch von niedrigen Stromtarifen außerhalb der Spitzenzeiten profitieren.

Was die Energieinseln betrifft, kann grüner Wasserstoff als Energieträger dienen, der der Offshore-Windenergie ein breiteres Spektrum an Möglichkeiten zur Anbindung an lokale und globale Energiemärkte bietet. Anders als Strom, der ein Übertragungskabel erfordert, kann Wasserstoff von Offshore-Windparks per Pipeline oder Schiff an Land transportiert werden. Grüner Wasserstoff kann auch als Speichermedium dienen, um bei Bedarf Strom aus erneuerbaren Ressourcen zu erzeugen, je nach Fall in einer Gasturbine oder einer Brennstoffzelle.

Nein, wirklich, warum eine Insel?

Natürlich können grüne Wasserstoffanlagen an Land errichtet werden, aber CEI ist ein gutes Argument dafür, sie im Offshore-Bereich zu errichten. Es wird immer schwieriger, geeignete Standorte an Land zu finden, und dann ist da noch das lästige Problem der Übertragung.

Wie das Unternehmen sie beschreibt, umfassen die Vorteile des Parkens von Anlagen für grünen Wasserstoff in Offshore-Windparks „eine erhebliche Reduzierung der Stromübertragungskosten, eine groß angelegte Offshore-Produktion von grünem Wasserstoff und damit verbundene Synergien zwischen Strom- und Wasserstoffproduktion“.

Mit wesentlich meinen sie wesentlich. CEI schätzt, dass die Nutzung einer Wasserstoffpipeline zur Energieübertragung von Windparks an Land nur etwa 20 % der Kosten eines Hochspannungs-Gleichstromkabels ausmacht.

Sie gehen auch davon aus, dass der Einsatz bewährter Technologien in großem Maßstab dazu beitragen wird, die Kosten für ihre Energieinseln zu senken, und stützen sich dabei auf lokale Lieferketten, die bereits für Offshore-Infrastrukturprojekte eingerichtet sind.

„Energieinseln kombinieren bestehende, bewährte Technologien auf neue und innovative Weise und in deutlich größerem Maßstab und ermöglichen so einen kosteneffizienten Ausbau und die Integration von Offshore-Windenergie“, erklärt CEI.

Power-to-Gas ist übrigens erst der Anfang. Das Neueste ist Power-to-X, womit Elektrokraftstoffe, Ammoniak und andere Produkte gemeint sind, die mit grünem Wasserstoff hergestellt werden können.

Was ist mit dem Wasser?

Wie ein Elektrolysesystem mit Meerwasser betrieben werden kann, ist eine gute Frage. Herkömmliche Elektrolyseure nutzen empfindliche Membranen, die durch Verunreinigungen im Wasser schnell verschmutzen können.

Da CEI beabsichtigt, bewährte Technologien zu nutzen, besteht die wahrscheinlichste Lösung darin, die Energieinseln mit Entsalzungssystemen auszustatten. Auch wenn das teuer klingt, ist es das auch, aber es wird daran gearbeitet, die Kosten für Wasservoraufbereitungssysteme zu senken.

Ein anderer Weg besteht darin, die Elektrolyseure selbst zu verbessern. Das ist eher eine langfristige Lösung, aber es passiert.

Was den globalen Markt für grünen Wasserstoff betrifft, ist das kompliziert. Anfang dieses Monats veröffentlichte ein Forschungsteam der Abteilung für Industrieökonomie und Technologiemanagement der norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie eine Studie über grünen Wasserstoff und Offshore-Windaktivitäten in der Nordsee in den nächsten etwa 35 Jahren.

Ihr besonderer Schwerpunkt lag auf der Entwicklung von Offshore-Übertragungsknotenpunkten die Produktion von grünem Wasserstoff findet an Land statt, nicht vor der Küste. Der Hauptzweck wäre die Stromerzeugung an Land.

Dies könnte aufgrund der relativ hohen Kosten von grünem Wasserstoff im Vergleich zu Erdgas zu Problemen führen. Dennoch gehen die Forscher davon aus, dass der flexible Einsatz von Wasserstoff dazu beitragen könnte, die Gesamtkostenbelastung abzumildern.

Sollten die Kostensenkungsrechnungen von CEI aufgehen, könnte auch das Energy-Islands-Konzept zur Offshore-Wasserstoffproduktion zur dämpfenden Wirkung beitragen.

Eine weitere Unterstützung könnte vom Trend zu Mehrzweck-Offshore-Windparks ausgehen, der im Rahmen der Ocean Energy Conference 2023 in Den Haag ein heißes Gesprächsthema war und bei dem möglicherweise schwimmende Solaranlagen und Wellenenergiegeräte im Spiel sind.

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Bild: Neues Projekt „Copenhagen Energy Islands“ wird gegründet Produktionszentren für grünen Wasserstoff für Offshore-Windparks.