- Projektförderung | Auftraggeber
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Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
- Projektlaufzeit
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01.04.2021 bis 31.03.2025
Hintergrund
Ein wichtiger Baustein für das nachhaltige, klimaneutrale Energiesystem der Zukunft insbesondere in den Sektoren Industrie, Stromerzeugung, Verkehr und Gebäude stellt klimaneutral produzierter Wasserstoff sowie seine Folgeprodukte dar. Diese ermöglichen die Bereitstellung von Energieträgern mit lokaler Speicherbarkeit, hoher Energiedichte und chemischen Eigenschaften, die insbesondere im Transportbereich oder in verfahrenstechnischen Prozessen benötigt werden können. Zudem entsteht durch deren Nutzung der Vorteil, dass die vorhandene Infrastruktur (z. B. Erdgasversorgungsnetze) und bestehende Antriebskonzepte (z. B. Verkehrsmittel) nicht oder nur geringfügig angepasst werden müssen.
Gegenwärtig werden in diesen Anwendungsbereichen Endenergieträger aus fossiler Herkunft eingesetzt. Zukünftig könnte aus Wasser und erneuerbar produziertem Strom mittels Elektrolyse klimaneutraler Wasserstoff hergestellt werden, der dann in weiteren Syntheseprozessen auch zu „einfacher“ handhabbaren chemischen Energieträgern (synthetische Brennstoffe) umgewandelt werden kann. Wird die Produktion direkt mit Offshore-Windenergieanlagen verknüpft, könnte die Notwendigkeit einer Stromnetzanbindung solcher Anlagen entfallen. Das würde die weltweite Erschließung windreicher Seegebiete sowie eine Senkung der Produktgestehungskosten ermöglichen.
Für diesen Zweck soll in H2Mare, einem der drei Wasserstoff-Leitprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), erforscht und erprobt werden, wie mithilfe eines solchen neuen Anlagentyps Wasserstoff und dessen Folgeprodukte auf hoher See (Offshore) hergestellt und wie diese in das deutsche Energiesystem integriert werden können. Die Ergebnisse und Erkenntnisse sollen in einem kontinuierlichen Prozess zusammengeführt und im Austausch mit Wirtschaft, Politik und Zivilgesellschaft diskutiert werden. Damit soll der Grundstein für Handlungsoptionen gelegt werden, die den Bau und Betrieb solcher Offshore-Anlagen ermöglichen.
Zielsetzung
Im Verbundprojekt PtX-Wind sollen für eine in einen Windpark integrierte Offshore-Produktion von synthetischen Brennstoffen neue Konzepte erforscht und entwickelt werden. Die Universität Stuttgart arbeitet dabei im Feld der Prozessautomatisierung und des Systembetriebs und entwickelt auf bestehenden Ansätzen der Leittechnik, Prozessautomatisierung und Teleoperation aufbauende Konzepte mit innovativen Safety & Security Ansätzen. Eingesetzt werden neuartige Konzepte für eine prädiktive Steuerung, Diagnose und Wartung auf Basis von Simulationsansätzen und in Kombination mit techno-ökonomischen Modellen zur optimalen Betriebsführung, die auf Prognosen und stochastischen Optimierungsansätzen aus der Energiewirtschaft basieren. Diese werden im Rahmen des Projekts für die zukünftige Forschungsplattform zunächst in einer virtuellen Simulationsumgebung (Digitaler Zwilling) umgesetzt.
Zudem wird im Verbundprojekt TransferWind durch das H2Mare-Wissenschaftsgremiums der fachliche Austausch im Hinblick auf übergeordnete Schwerpunktthemen gefördert, die Nutzungspotenziale der Offshore produzierten PtX-Produkte analysiert, deren nachfrageseitige Entwicklungen in unterschiedlichen Anwendungsfeldern mit angebotsseitigen Optionen und Transportmöglichkeiten kombiniert und eine Gesamtschau der Nutzungspotentiale für die Produkte in Deutschland erarbeitet. Darüber hinaus wird die Energieversorgung eines solchen autonomen Produktions-Inselsystems untersucht, welches einen Offshore-Betrieb ohne Netzanbindung zum Festland ermöglicht.
- atp-Beitrag (Bezahl-Version: atp-Magazin und kostenfreie Full-Version: ResearchGate)
- H2Mare TransferWind Milestone-Report: Utilization potentials for offshore PtX products using the example of industrial application field
Beteiligte Forschungsbereiche
Weitere Projektpartner
Kontakt
Kai Hufendiek
Prof. Dr.-Ing.Dekan der Fakultät, Institutsleiter
Professor für Energiewirtschaft und Energiesysteme
Ulrich Fahl
Dr. rer. pol.Abteilungsleiter