Der grüne Wasserstoff-Wahn zeigt keine Anzeichen einer Verlangsamung nach der pandemiebedingten Pause der Weltwirtschaft im letzten Jahr. Ironischerweise könnte die Lieferkette aus Kunststoff dazu beitragen, den Trend zu erneuerbaren Energien um ein oder zwei Stufen weiter zu beschleunigen. Ein Beispiel ist der wasserstoffbegeisterte Windturbinenhersteller Siemens Gamesa, der gerade einen Vertrag mit dem Thermoplast-Experten Strohm unterzeichnet hat, der darauf abzielt, grünen Wasserstoff aus Offshore-Turbinen zu leiten.
Ein Elektrolyseur in jeder Windkraftanlage
Strohm ist neu im CleanTechnica Radar, aber es trat mit einem Knall ein. Anfang dieser Woche gab das Unternehmen, das sich selbst als „der weltweit erste und führende Hersteller von vollverklebten thermoplastischen Verbundrohren (TCP)“ bezeichnet, eine Absichtserklärung mit dem Renewable Energy-Zweig von Siemens Gamesa bekannt.
Die Idee ist, das flexible TCP von Strom zum Abnehmen einzusetzen grünes H2 aus Windkraftanlagen und Verrohrung durch Unterwasserkabel zum Ufer.
Dahinter steht das Konzept von Siemens, Elektrolyseure an einzelnen Offshore-Windturbinen zu installieren, anstatt eine zentrale Elektrolyseuranlage in Offshore-Windparks zu errichten. Ein Elektrolyseur drückt mit elektrischem Strom Wasserstoffgas aus dem Wasser, wodurch sogenanntes „grünes“ H2 entsteht, nicht zu verwechseln mit anderen Wasserstoffquellen, die auf Erdgas oder Kohle basieren. Die Beschaffung des Stroms durch erneuerbare Energien ist ein Schlüsselfaktor.
Der dezentrale Ansatz von Gehäuseelektrolyseuren an jeder Turbine ist aus Effizienzgesichtspunkten sinnvoll. Eine zusätzliche Offshore-Plattform müsste nicht gebaut werden, um eine große Elektrolyseuranlage mit einem Energiemanagementsystem zu beherbergen, das intermittierende Eingaben von mehreren Windturbinen verarbeiten kann.
Darüber hinaus ermöglicht der dezentrale Ansatz die Rotation von Reparatur-, Wartungs- und Upgrade-Arbeiten zwischen einzelnen Elektrolyseuren, wodurch die Gesamtausfallzeit minimiert wird.
„Als Pionier in der Windindustrie und Marktführer im Bereich Offshore-Wind hat Siemens Gamesa bereits bedeutende Schritte zur Gestaltung der Branche unternommen und die Basis für eine dezentrale Offshore-Lösung entwickelt, die einen Elektrolyseur vollständig in eine Offshore-Windturbine integriert, mit klaren Vorteilen und Werten -Potenziale wie die Reduzierung von Investitionen, die Erhöhung der Systemeffizienz und die Erhöhung der Betriebszeit von Windparks hinzufügen“, schwärmt Strohm.
TCP für den grünen Wasserstoff-Offshore-Windpark der Zukunft
Die Ironie beginnt dort, wo TCP aus Polymerharz besteht. Bis es Alternativen gibt, ist Polymerharz ein Nebenprodukt der Gas- und Ölraffination, und die Raffination ist heute eine der führenden Verwendungen von Wasserstoff in der Weltwirtschaft (übrigens ist fossiles Gas heute auch die führende Quelle für Wasserstoff).
„Fast alle in den USA verbrauchter Wasserstoff wird von der Industrie zum Raffinieren von Erdöl, zur Behandlung von Metallen, zur Herstellung von Düngemitteln und zur Verarbeitung von Lebensmitteln verwendet. US-Erdölraffinerien verwenden Wasserstoff, um den Schwefelgehalt von Kraftstoffen zu senken“, erklärt das US-Energieministerium.
Pfui! Mindestens ein führendes Mineralölunternehmen, Shell, beobachtet die Verwendung von grünem Wasserstoff, um den CO2-Fußabdruck seiner Raffineriebetriebe zu reduzieren.
In der Zwischenzeit arbeitet Strohm am recycelten TCP-Winkel als einen Weg, sich aus der petrochemischen Lieferkette zu befreien.
Das kann eine Weile dauern, aber im Bereich des chemisch- und biobasierten Recyclings zeichnen sich einige interessante Entwicklungen ab, die darauf abzielen, gebrauchte Kunststoffe in molekulare Bausteine zu zerlegen, die sich zu neuwertigen Produkten wieder zusammensetzen lassen.
Die grüne Wasserstoffwirtschaft der Zukunft
Die Idee einer „Wasserstoffgesellschaft“ macht keinen Sinn, wenn Erdgas (und in geringerem Maße Kohle) weiterhin die führende Wasserstoffquelle ist. Grüner Wasserstoff muss sich noch wirtschaftlich durchsetzen, aber wie der Strom-Siemens-Mashup zeigt, wird die Lieferkette schnell skaliert.
Darüber hinaus verbessert sich die Technologie, die Kosten sinken und die Regierungspolitik beginnt, für zusätzlichen Saft zu sorgen.
Eine neue grüner H2-Marktbericht von der Firma Emergen Research zeichnet ein schönes Bild:
„Die globale Marktgröße für grünen Wasserstoff betrug 897,5 Mio. USD im Jahr 2020, angetrieben durch das Potenzial von grünem Wasserstoff, die Unterbrechung von Sonne und Wind abzudichten, während er wie Erdgas verbrennt und als Rohstoff in industriellen chemischen Prozessen dient, hat das Interesse von Unternehmen, Regierungen und Investoren geweckt.“
Okay, 897,5 Millionen Dollar sind also ein Tropfen auf den Energieeimer, aber es sieht ziemlich gut aus im Vergleich zu vor ein paar Jahren, als der Markt für erneuerbaren Wasserstoff aus Wasser praktisch nicht existierte.
Es sieht sogar noch besser aus, wenn man bedenkt, dass Emergen industrielle Großverbraucher als Hauptmotor für zukünftiges Wachstum nennt. Die Hersteller haben begonnen, sich auf die Dekarbonisierung ihrer Lieferketten zu konzentrieren, und sie stützen sich auf die Schwerindustrie und die große Landwirtschaft, um ihre Handlungen zu bereinigen.
„Viele Industrien, darunter Öl und Gas, Versorgungsunternehmen, Stahl und Düngemittel, entscheiden sich unter anderem für grünen Wasserstoff, um die intermittierende Nutzung wiederverwendbarer Ressourcen zu harmonisieren“, erklärt Emergen. „Außerdem wird diese Art von Wasserstoff in großem Maßstab als Energieersatz für die Dekarbonisierung der Industrie-, Chemie- und Verkehrssektoren eingesetzt.“
Hier, lassen Sie uns erklären:
„Die Biomassevergasung unter den X-to-Hydrogen-to-X-Technologien bietet eine nachhaltige Methode zur Herstellung von Wasserstoff, die dem globalen Markt für grünen Wasserstoff hilft, zu expandieren. Andere wichtige Anwendungen von grünem Wasserstoff sind Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und grüner Antrieb, die die Vielseitigkeit von Wasserstoff als Energieträger demonstrieren würden. Die steigende Nachfrage nach KWK in verschiedenen Branchen wie der Lebensmittelverarbeitung, Pharmazie, Fertigung, Papierproduktion, Öl- und Raffinerie, Krankenhäuser und Versorgungsindustrie treibt auch das Umsatzwachstum des Marktes für grünen Wasserstoff an.“
Emergen spricht auch die Idee an, die vorhandene Infrastruktur der Erdgasverteilungspipeline zu nutzen, um grünes H2 zu einzelnen Gebäuden zu transportieren, obwohl dies technologisch komplizierter sein kann, als es den Anschein hat.
Schneller an Fahrt gewinnen dürfte das neue Feld des grünen Ammoniaks, das mit grünem H2 und Stickstoff aus der Umgebungsluft hergestellt wird. In einer interessanten Wendung, die an den dezentralen Ansatz von Siemens erinnert, arbeitet das US-Energieministerium an einem Plan für Landwirte, Windturbinen mit Elektrolyseuren zu installieren, damit sie ihren eigenen Dünger herstellen können.
Wasserstoff-Brennstoffzellen für Fahrzeuge und elektronische Geräte stehen ebenfalls auf der Emergen-Liste, allerdings sind das im Vergleich zur industriellen Nutzung derzeit ziemlich kleine Kartoffeln.
Es gibt kein kostenloses Mittagessen, so Emergen, dass „grüner Wasserstoff unglaublich anspruchsvoll und teuer zu lagern und zu transportieren ist“ und „von Natur aus leicht entzündlich ist und eine geringe Volumendichte hat“, was große Investitionen in die Verkehrsinfrastruktur erfordert.
Emergen nennt auch den Mangel an qualifizierten Arbeitskräften als wachstumshemmenden Faktor. Hier in den USA wäre es sicherlich hilfreich, wenn Sie schwanger und möglicherweise schwanger sind Arbeitssuchende und Arbeiter galten als unabhängige Wesen mit Entscheidungsfreiheit und nicht als irdene Gefäße, die von den Rädern der Bürokratie gepflegt werden mussten, aber genau dort stehen wir heute.
Globale Dekarbonisierung wird nicht zufällig passieren
Trotz der Hindernisse kommt Emergen zu dem Schluss, dass „die vielfältige und wirtschaftliche Nutzung von grünem Wasserstoff das Umsatzwachstum des Marktes antreibt“.
„Die globale Marktgröße für grünen Wasserstoff wird voraussichtlich erreicht 2.565,7 Mio. USD im Jahr 2028 und verzeichnen im Prognosezeitraum eine Umsatz-CAGR von 14,1 %“, prognostiziert Emergen.
Wenn dieser Ausblick zu sonnig erscheint, könnte er angesichts eines im Bericht nicht direkt angesprochenen Hauptmarkttreibers, nämlich der öffentlichen Meinung, tatsächlich zu düster sein. Wenn Straßenproteste und Boykotte nicht funktionieren, können die Verbraucher ihre Vorlieben immer über ihren Geldbeutel ausüben, und sie ziehen es zunehmend vor, ihren eigenen Brunnen nicht mit überschüssigem Kohlenstoff und anderen Schadstoffen zu vergiften, die mit den von ihnen gekauften Produkten verbunden sind.
Darüber hinaus erhöhen politische Entscheidungsträger und wichtige Interessengruppen in einigen Ländern das Volumen bereits, teilweise als Reaktion auf die Investorenaktivität der Produzenten. Neben Siemens nennt Emergen AIR LIQUIDE, Engie, Royal Dutch Shell PLC, Ballard Power Systems, SGH2 Energy Global LLC, Cummins Inc., Linde und Guangdong Nation-Synergy Hydrogen Power Technology Co., Ltd. als führende Akteure.
Emergen führt auch unsere Freunde von Plug Power in die Liste ein, was interessant ist, weil Plug Power als Lieferant von Brennstoffzellen-Gabelstaplern begann, als grünes H2 nur ein Augenzwinkern war. Sie schienen erst im letzten Jahr oder so viel Anklang zu finden, als sie als Produzent von grünem H2 neue Möglichkeiten ergriffen und sich diese jetzt ansehen.
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Foto: Offshore-Windkraftanlage mit Elektrolyseur für grünen Wasserstoff mit freundlicher Genehmigung von Strohm.
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