Grüne Wasserstoffproduktion auf hoher See

Wasserstoff und Kraftstoffe mithilfe von grünem Offshore-Strom aus Windenergie autark auf dem Meer produzieren: Mit dieser Vision ist das Wasserstoff-Leitprojekt H₂Mare 2021 gestartet. Rund 30 Partner aus Industrie und Forschung haben intensiv an den Grundlagen und der Entwicklung der dafür notwendigen Technologien geforscht. Nach viereinhalb Jahren Forschung zur Offshore-Produktion von grünem Wasserstoff und weiteren Power-to-X-Produkten zogen sie auf einer prominent besetzten Abschlusskonferenz Bilanz. „H₂Mare hat bewiesen, dass innovative Technologien keine Zukunftsmusik sind“, sagte Dr. Silke Launert, Parlamentarische Staatssekretärin im Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt im Rahmen der Veranstaltung.

Von der Universität Stuttgart beteiligen sich das Institut für Automatisierungstechnik und Softwaresysteme (IAS) und das Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) an dem Forschungsvorhaben. Sie arbeiten im H₂Mare-Teilprojekt PtX-Wind an der Prozessautomatisierung und der optimierten Betriebsführung. Das Ziel ist, einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb des Inselsystems sicherzustellen, auch als Teleoperation ohne Personal vor Ort. Für das Projekt wurde dazu unter anderem ein Digitaler Zwilling konzipiert, eine virtuelle Kopie der realen Anlagen. „Das IAS setzt mit dem Digitalen Zwilling neue Maßstäbe in der Überwachung und Steuerung von Power-to-X-Anlagen auf See und eröffnet so neue Wege für die Fernwartung und Teleoperation hin zum autonomen Betrieb der Anlagen“, sagt Prof. Michael Weyrich, Leiter des Instituts für Automatisierungstechnik und Softwaresysteme. 

Während chemische Produktionsanlagen für Energieträger wie Ammoniak, Methanol oder klassische Kraftstoffe stetig bei hohen Auslastungen betrieben werden, treten bei der Erzeugung von Windenergie hohe Fluktuationen auf. Das IER entwickelte ein System zur optimalen Betriebsführung, welches dieser Herausforderung unter Einbeziehung von prädiktiven und stochastischen Ansätzen begegnet. Dabei nutzt das System neben einem Anlagenmodell Vorhersagen für Wetter- und Stromerzeugungsdaten und berücksichtigt dabei auch die Unsicherheiten, die mit diesen Prognosen und den natürlichen Schwankungen beim Windstrom verbunden sind. Prof. Kai Hufendiek vom IER betont, dass diese Methodik die Grundlage für zukünftige Produktionsplattformen schafft: „Damit wird diese Technologie dann auch weltweit skalierbar, weil sie unabhängig von Stromnetzen ist.“

H₂Mare (Förderzeitraum: 01.04.2021 bis 31.12.2025) ist eines von drei Wasserstoff-Leitprojekten, die das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) als zentralen Beitrag zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie fördert. Gemeinsam mit den Projekten H₂Giga, das sich auf die Weiterentwicklung von Elektrolyseuren fokussiert, und TransHyDE, das neue Speicher- und Transportwege für Wasserstoff erforscht, bildet das Offshore-Projekt H₂Mare die größte Förderinitiative des Bundesforschungsministeriums zum Thema Energiewende. Sie setzen einen entscheidenden Impuls für Deutschlands Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft.

Power-to-X-Technologien
„Power-to-X“ bezeichnet Technologien, bei denen Strom aus erneuerbaren Energien in andere Energieträger wie Wasserstoff, synthetische Kraftstoffe oder Wärme umgewandelt wird. Dadurch können beispielsweise nachhaltige Kraftstoffe für Verkehr und Industrie, Rohstoffe für die Chemie oder Wärme für Gebäude erzeugt werden. „Power-to-X“ ist ein Sammelbegriff, bei dem der Platzhalter X für die verschiedenen Energieträger oder Rohstoffe steht.