Interview Power-to-X „Die Energiezukunft ist nah“

Energy 4.0:

Fluktuierende erneuerbare Energie speichern ist ein sehr großes Thema. Überschüsse in Wasserstoff umwandeln ist etwas, was Sie treibt. Wie ist der Stand Ihrer Entwicklung?

Ove Petersen:

Das wirtschaftliche und politische Interesse, Strom in Wasserstoff umzuwandeln, ist deutlich spürbar. Es bestätigt uns darin, unser Engagement fortzusetzen. Rein technisch ist es notwendig: Denn wir brauchen gerade bei dem wachsenden Anteil an erneuerbarer Energie mehr Flexibilität auf der Verbraucherseite. Die Elektrolyse kann einen Teil dieser Flexibilität abbilden, um die Grundlage für den Ausbau der Erneuerbaren weiter zu gewährleisten. Zudem werden sich neue Absatzmärkte für den EE-Strom entwickeln. Diese sind wichtig, um die Wirtschaftlichkeit in den Erzeugungsprojekten sicherzustellen. Die technischen Herausforderungen sind bei dieser Marktentwicklung keine Hürde mehr. Vielmehr sind es die rechtlichen Rahmenbedingungen, die dieser energiewirtschaftlich wichtigen Technologie im Wege stehen. Dabei handelt es sich insbesondere um die Letztverbraucherabgabe-Regelungen, die durch Doppelbesteuerung eine Wirtschaftlichkeit und damit viele sinnvolle Projekte verhindern. Es besteht also auf regulatorischer Ebene großer Handlungsbedarf, die Abgabensysteme der alten fossilen Energiesektoren Strom, Gas und Mineralöl zu synchronisieren. Nur so kann sichergestellt werden, dass sich die ökonomisch sowie ökologisch sinnvollsten Lösungen durchsetzen werden und ein Level Playing Field über die Energiesektoren entsteht.

Wie funktioniert Ihr Verfahren genau?

Wir setzen auf die PEM-Elektrolyse. PEM-Elektrolyse ist die Spaltung von Wasser H₂O, also H₂+O₂ mittels einer Membran. In der Protonen-Exchange-Membrane wird hochreines Wasser durch elektrischen Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Er besteht aus einer protonendurchlässigen Polymermembran und an den Elektroden der Zelle wird Spannung angelegt. Auf der Anodenseite wird Wasser in Sauerstoff, freie Elektronen und positiv geladene H₊-Ionen zersetzt. Die Wasserstoff-Ionen diffundieren durch die protonenleitende Membran auf die Kathodenseite, wo sie mit den Elektronen zu Wasserstoff kombinieren.

Welche Leistung beziehungsweise Energie kann hier weitertransportiert oder gespeichert werden?

Die Elektrolyse hat im Vergleich zu anderen Umwandlungs- und Speichermethoden das größte Energiespeicherpotenzial. So kann unser Elektrolyseur ME100/350 an einem Tag 3,3 MWh Energie speichern. Und das bei entsprechend dimensioniertem Speicher auch langfristig. Strom aus erneuerbaren Energien wird so zu etwa 75 Prozent in Form von Wasserstoff gespeichert. Die verbleibenden 25 Prozent werden als Wärme ausgekoppelt und können dann in Nah- oder Fernwärmenetze eingespeist werden.

Wo wird der Elektrolyseur eingesetzt?

Mit unseren Elektrolyseuren kann der Strom kostengünstig in Wasserstoff umgewandelt und für die Nutzung in vielfältigen Märkten wie der Industrie, der Mobilität, der Versorgung von Raffinerien, der Methanisierung, zur Direkteinspeisung in das Gasnetz oder für die Rückverstromung bereitgestellt werden. So ist der Elektrolyseur ein mehrdimensionaler Baustein der Sektorenkopplung, denn er verbindet den Strommarkt mit den genannten anderen Sektoren.

Wie funktioniert die Verteilung und Rückwandlung?

Wasserstoff kann lokal in einem einfachen Verteilnetz oder per Pipelines distribuiert werden. Er wird in Drucktanks gespeichert und kann so transportiert werden. Bei größeren Mengen kann er auch in Kavernen gespeichert werden. Die Rückverstromung realisiert man mit einer Brennstoffzelle oder einem BHKW.

Wie spielt das Tochterunternehmen H-Tec Systems hier hinein?

Seit 1997 arbeitet H-Tec Systems an Power-to-Gas-Lösungen auf Basis der PEM-Elektrolyse und entwickelt aktiv eigene Stacks und Elektrolyseure. 2010 haben wir das Unternehmen als Tochter ins Unternehmen integriert, um die entwickelten Technologien in intelligente Betriebs- und Nutzungskonzepte der Erneuerbaren Energien einzubinden – ein wichtiger Schritt auf unserem Weg zur Machbarkeit einer einhundertprozentigen erneuerbaren Energieversorgung. So ist es gelungen, die bis dato hohen Kosten für die Wandlung von Strom in Wasserstoff auf ein wettbewerbsfähiges Niveau zu bringen und damit überhaupt für die Sektorenkopplung relevant zu machen.

Was macht die Stacks so besonders?

Das Design des Stacks besitzt eine Reihe von Merkmalen: Sein niedriges Leistungsgewicht und sein auf Serienproduktion ausgelegter Aufbau gestatten eine kompakte Baugröße und verringern die Herstellungskosten. Die verwendete Differentialdruckelektrolyse erlaubt eine effiziente Gaszuführung zu den Speicherdruckniveaus der Drucktanks. Der modulare Aufbau ermöglicht die Anpassung der technischen Spezifikationen an eine breite Palette von Kundenbedürfnissen. Der Stack vereint daher niedrige Umwandlungskosten, bestmögliche Integrierbarkeit und Effizienz.

Gibt es bereits erfolgreiche Projekte?

Bislang haben wir zwei Anlagen in Buttenwiesen und Reußenköge installiert. Mitte des Jahres 2018 werden wir einen weiteren Elektrolyseur in Schleswig-Holstein in Betrieb nehmen. Parallel dazu verfolgen wir noch unser Wasserstoffmobilitäts-Verbundprojekt in Nordfriesland.

Auf der Husum Wind fuhr ein mit Wasserstoff betriebener Bus zu demonstrationszwecken – ist das ein Blick in die Zukunft, Stichwort Sektorenkopplung?

Zweifellos. Und die Zukunft ist nah. Der Wasserstoff-Demo-Bus wies auf eben unser Verbundprojekt hin, mit dem wir ab Mitte 2018 die Sektorenkopplung zwischen Grünstrom-Erzeugung und Kraftstoffversorgung des Verkehrs wirtschaftlich werden lassen wollen. Das Verbundvorhaben ist wegweisend für eine akzeptanz-, klima-, wirtschafts- und industriepolitisch nachhaltige Energiewende. Dafür hat eine Machbarkeitsstudie, an der sich diverse Institutionen und Akteure – unter anderem auch renommierte Gutachter aus der Wissenschaft und Forschung – beteiligt haben, den Nachweis erbracht. Dekarbonisierungstechnik wird systemisch und sektorenübergreifend integriert. Treibhausgase werden eingespart, weitere Steigerungseffekte möglich. Mit dem Projektstart Mitte 2018 sollen dann von Husum bis zur dänischen Grenze zwei Brennstoffzellenbusse im ÖPNV auf Linienstrecken die durchschnittlich 300 Kilometer pro Tag zurücklegen – gespeist durch gespeicherte Energie aus Windparks. In anderen Regionen können auch Solaranlagen die Quelle sein. Fünf in Nordfriesland installierte 200-KW-PEM-Elektrolyseure werden den EE-Strom in Wasserstoff umwandeln. Die dabei anfallende Wärme wird in vorhandene Nahwärmenetze eingespeist und trägt so zur Wärmewende, also der Dekarbonisierung der Wärmeversorgung, bei. Der Wasserstoff wird gespeichert und anschließend über zwei H₂-Tankstellen in Husum und Niebüll an die zwei Brennstoffzellenbusse abgegeben. Wasserstofftankwagen liefern den Treibstoff von den Elektrolyseuren.

Wie sehen Sie den Trend Power-to-X? Ist er ein Schlüssel zur Energiewende?

Auf jeden Fall. Schon heute ist die vollständige Nutzung der erneuerbaren Energieressourcen mit dem Einsatz von Power-to-Gas möglich. Standortvorteile, wie sie Schleswig-Holstein bietet, können konsequent genutzt und wichtige Wertschöpfung dauerhaft im Land geschafft werden. Aber auch, wenn derzeit synthetische Gase im Fokus unseres Interesses stehen: Wir brauchen für die erfolgreiche Energiewende ein echtes Level-Playing-Field, in dem sich alle Power-to-X-Technikoptionen beweisen können und der Markt sich darüber nachhaltig entwickeln kann.