Die Dekarbonisierungsziele des Pariser Klimaabkommens von 2015 stellen Energiewirtschaft, Industrie-, Wärme- und Mobilitätssektor vor große Herausforderungen. Grüner Wasserstoff kann essenziell für die Dekarbonisierung sein.
Grüner Wasserstoff trägt enormes Zukunftspotenzial.
VERBUND arbeitet gemeinsam mit Industrie- und Mobilitätspartnern an der Etablierung von grünem Wasserstoff.
Grüner Wasserstoff für Dekarbonisierung
Um die ambitionierten Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen, werden substanzielle Kraftanstrengungen in allen Sektoren notwendig sein. Die Sektorintegration, also die Vernetzung von Strom, Wärme, Verkehr, aber auch der Industrie, kann wesentlich zum Gelingen der Energiewende beitragen.
Der Einsatz von grünem Wasserstoff, der durch Elektrolyse von Wasser mittels Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt wird, unterstützt die Energiewende und somit auch die Dekarbonisierung.
Konventioneller versus grüner Wasserstoff
Grüner Wasserstoff bietet als Rohstoff, Energieträger und Speichermedium ein enormes Potenzial um zur Dekarbonisierung von energie- und CO2-intensiven Prozessen beizutragen.
Die konventionelle Herstellungsmethode von Wasserstoff ist die Dampfreformierung von Erdgas. Das Verfahren ist technisch ausgereift und relativ kostengünstig. Der Nachteil: es entsteht CO2, welches klimaschädlich in die Atmosphäre entweicht. Derzeit werden rund 96% des Wasserstoffs auf fossiler Basis produziert. Wasserstoff kann jedoch alternativ auch mit Strom erzeugt werden: Wird für die Elektrolyse Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwendet, spricht man von grünem (weil CO2-freiem) Wasserstoff.
Abgebildet: PEM-Elektrolyseanlage bei voestalpine.
Schlüsseltechnologie zur Energiewende
Mit grünem Wasserstoff kann volatiler Wind- und Solarstrom saisonal gespeichert, rückverstromt oder zu Kraft- und chemischen Grundstoffen weiterverarbeitet werden.
Besonders energieintensive Sektoren wie Industrie und Transport müssen in Zukunft umweltfreundlicher operieren und ihren CO2-Ausstoß massiv zurückfahren. Dafür ist grüner Wasserstoff ein wesentlicher Hebel, denn dieser unterstützt sektorübergreifend CO2 Reduktionspotenziale.
Abgebildet: PEM-Elektrolysemodule im Stahlwerk Linz (voestalpine).
Win-Win für Energiewirtschaft und Transportbereich
Im Transportbereich, und hier insbesondere im schienengebundenen Verkehr sowie im Schwerlast- oder Flotteneinsatz, zeigen sich überaus interessante Anwendungsmöglichkeiten. Zudem können reaktionsschnelle Elektrolyseure zur Bereitstellung von Netzdienstleistungen herangezogen werden (Demand Response) und somit nicht nur einen zusätzlichen Erlösstrom generieren, sondern auch Leistungen für die immer stärker belasteten Übertragungsnetze erbringen.
Der Einsatz von grünem Wasserstoff ist somit eine Win-Win-Situation für Energiewirtschaft und Industrie - ein perfektes Beispiel für die Sektorintegration durch Elektrifizierung. VERBUND ist mit mehreren Innovationsprojekten und Industriekooperationen aktiv.
Grüner Wasserstoff als Rohstoff in der Industrie
Wasserstoff wird heutzutage zum Großteil aus fossilen Energieträgern wie Erdgas erzeugt und ist somit CO2 belastet. Erst durch die Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Quellen entsteht grüner Wasserstoff – ohne CO2-Emissionen.
Proton-Exchange-Membran (PEM) Elektrolyse
Bei der PEM-Elektrolyse wird Wasser mit Hilfe von elektrischen Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. VERBUND setzt bei vielen aktuellen Entwicklungsprojekten auf diese Technologie.
In den nächsten Jahrzehnten wird ein erheblicher Ausbau der Elektrolysekapazitäten erwartet und somit in Zukunft grüner Wasserstoff im großtechnischen Stil verfügbar sein.
In den nächsten Jahrzehnten wird ein erheblicher Ausbau der Elektrolysekapazitäten erwartet und somit in Zukunft grüner Wasserstoff im großtechnischen Stil verfügbar sein.
H2FUTURE: Wasserstofftechnologie für voestalpine Linz
Die Stahlindustrie ist einer der Industriesektoren, die in ihren Produktionsprozessen hohe CO2-Emissionen aufweist. Beim H2FUTURE-Projekt liefert VERBUND den Strom aus erneuerbaren Energien und ist für die Entwicklung von netzdienlichen Services verantwortlich. Über Demand-Side-Management wirkt der PEM-Elektrolyseur als dynamische Regellastkomponente, um zum Ausgleich von Schwankungen im Stromnetz beizutragen.
Im vom Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) der Europäischen Kommission geförderten Projekt errichtet VERBUND gemeinsam mit den Projektpartnern voestalpine, Siemens, K1 MET, APG und TNO am Standort der voestalpine in Linz eine moderne PEM-Elektrolyseanlage.
Darüber hinaus untersucht VERBUND in der vom Klima- und Energiefonds geförderten Vorzeigeregion "WIVA P&G" gemeinsam mit F&E-, Energieversorgungs- und Industrie-Partnern die Übertragbarkeit CO2-freier Wasserstofferzeugung auf andere Industriesektoren.
Die H2FUTURE Pilotanlage kann mit beeindruckenden Zahlen aufwarten
Mit einer Anschlussleistung von sechs Megawatt werden 1.200 m3 grüner Wasserstoff pro Stunde produziert. Dabei wird mit Hilfe von grünen Elektronen Wasser in seine Grundkomponenten Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Bei der Umwandlung von Strom in Wasserstoff wird ein beeindruckender Wirkungsgrad von 80 Prozent erreicht.
Abgebildet: Grüner Wasserstoff für die Stahlindustrie voestalpine.
H2 Zillertal
Eine weitere VERBUND-Beteiligung: Im Tiroler Zillertal wird ab 2023 die erste Schmalspurbahn in Österreich mit Wasserstoff angetrieben fahren.
Sie wird pro Tag 600 Kilogramm Wasserstoff nutzen, der direkt im Zillertaler VERBUND-Kraftwerk hergestellt wird und in den Endbahnhöfen Jenbach und Mayrhofen in Tankstellen bereitgestellt werden wird.
Nach intensiven Untersuchungen fiel die Entscheidung aus ökologischer wie auch ökonomischer Sicht zugunsten der Zukunftstechnologie Wasserstoff aus.
VERBUND setzt auf Wasserstoff im Zillertal
Ab der Inbetriebnahme fahren die neu designten Züge dieselbe Strecke mit grünem Wasserstoff. Durch diese Umstellung können jährlich 800.000 Liter Diesel sowie 2.160 Tonnen CO2 eingespart werden. Der Betrieb wird völlig CO2-frei sein.
Hotflex – reversible Hochtemperatur-Elektrolyseanlage
Mit einer Pilotanlage für Hochtemperaturelektrolyse und Brennstoffzellenbetrieb wird in Mellach der Einsatz von Wasserstoff im Gaskraftwerksbetrieb erforscht.
In der Forschungsanlage soll durch Elektrolyse Strom in Wasserstoff umgewandelt werden. Die Besonderheit der Mellacher Pilotanlage ist der zweite Betriebsmodus als Brennstoffzelle. Damit wird das Elektrolyse-System reversibel betreibbar. Es ist also in der Lage mit der gleichen Zelle, im Reformermodus, aus Erdgas Strom und Wärme zu produzieren.
An diesem Projekt arbeiten VERBUND und die TU Graz. Das Projekt enthält Förderungen aus dem FFG-Basisprogramm.
Für Fragen stehen wir gerne persönlich zur Verfügung.
Martin Brunner
T: +43 50313 52266
E: martin.brunner@verbund.com
