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  • HydroHub – mit Wasserstoff die Energiewende gestalten

    STEAG und Siemens planen Wasserstoffproduktion im industriellen Maßstab

    In Deutschland sollen zukünftig Wind- und Sonnenenergie die tragenden Säulen der Stromversorgung bilden. Doch beide erneuerbaren Energiequellen unterliegen witterungsbedingten Schwankungen. Das bedeutet: Mal gibt es zu viel Strom im Markt, mal zu wenig. Die Lösung: In Zeiten der Überproduktion wird überschüssiger Solar- und Windstrom genutzt, um Wasser im Elektrolyseverfahren in Sauerstoff und sogenannten grünen Wasserstoff als innovative Energieträger aufzuspalten. Der so produzierte Wasserstoff ist einer der Energiespeicher, den die Energiewende so dringend benötigt.

    Mit diesem Konzept haben STEAG GmbH, Siemens AG, das Institut für ZukunftsEnergie- und Stoffstromsysteme und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz bei einem Wettbewerb des Bundeministeriums für Wirtschaft überzeugt. Der HydroHub Fenne wurde in Berlin als förderfähig bewertet und soll am STEAG-Standort Fenne im Saarland umgesetzt werden.

    Rund 90 Einsendungen landeten im Rahmen des Wettbewerbs Reallabor der Energiewende auf dem Tisch von Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU). 20 der vorgestellten Projekte wurden nun aufgerufen, einen offiziellen Förderantrag zu stellen. Das Bundesministerium wird die ausgewählten Projekte bis 2025 mit jährlich insgesamt 100 Millionen Euro fördern. Der Start ist für das kommende Jahr geplant. „Das ist ein großer Erfolg für die Projektgemeinschaft und unterstreicht unsere Strategie: STEAG leistet an ihren Kraftwerksstandorten in Nordrhein-Westfalen und im Saarland relevante Beiträge zur Energiewende“, sagt Dr. Wolfgang Cieslik, Mitglied der Geschäftsführung der STEAG GmbH.

    Kernelement des HydroHub ist ein Elektrolyseur. In dieser Anlage wird Wasser durch Einspeisung von Strom – mittels des sogenannten Elektrolyse-Verfahrens – in seine Grundkomponenten Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. „Diese beiden Komponenten werden anschließend vielfach energiewirtschaftlich genutzt: Wasserstoff und Sauerstoff werden zum Beispiel in der nahegelegenen Stahlindustrie benötigt, wo sie direkt in den Herstellungsprozess einfließen können“, erklärt Philipp Brammen, der das Projekt HydroHub Fenne für STEAG gemeinsam mit Thorsten Bögel von Siemens Gas & Power leitet. „Der Wasserstoff kann aber auch ins regionale Gasnetz eingespeist werden und soll zusätzlich öffentliche Wasserstoff-Tankstellen für Brennstoffzellenfahrzeuge versorgen. Die bei der Elektrolyse erzeugte Wärme kann in das Netz des Fernwärmeverbunds Saar ausgekoppelt werden. Und zu guter Letzt lässt sich der Wasserstoff natürlich auch wieder in Strom umwandeln.“

    Am STEAG-Kraftwerksstandort Fenne kommt ein Elektrolyseur mit einer Leistung von 17,5 Megawatt zum Einsatz. „Wir möchten das neueste Modell aus dem Siemens Silyzer-Produktportfolio, den Silyzer 300 mit 24 Modulen, einsetzen“, erläutert Thorsten Bögel. „Die Elektrolysetechnologie mit sogenannten Proton-Exchange-Membranen ist erste Wahl bei der Herstellung von grünem Wasserstoff. “

    Die technische Auslegung der Anlage ermöglicht eine sehr dynamische Betriebsweise und schnelle Lastwechsel. „Außerdem zeichnet sich die Elektrolyse auf Basis von Proton-Exchange-Membranen durch eine sehr hohe Wasserstoffreinheit und besondere Umweltfreundlichkeit aus, da keine aggressiven chemischen Elektrolyte eingesetzt werden“, betont Thorsten Bögel. Komplettiert wird das System durch eine innovative Wärmepumpenanlage zur Nutzung der Abwärme, die bei der Elektrolyse entsteht

    Ein weiterer Pluspunkt für den HydroHub am Standort Völklingen-Fenne: STEAG betreibt dort mehrere Anlagen zur Erzeugung von Strom und Fernwärme, hat die Fachkräfte und die Infrastruktur, um Energiewende zu gestalten: die beiden Steinkohlekraftwerksblöcke Modellkraftwerk Völklingen (MKV) und Heizkraftwerk Völklingen (HKV), eine Grubengasmotorenanlage sowie eine Gasturbine. Außerdem sind dort ein Großbatteriespeicher sowie ein innovativer Elektrodenkessel installiert, der direkt aus elektrischer Energie Heißwasser erzeugt. „An diesem Standort laufen praktisch alle Sektoren an einem Energieknotenpunkt zusammen. So können wir den bislang eher theoretischen Begriff der Sektorenkopplung in die Realität umsetzen“, sagt Philipp Brammen.

    Das Innovationsprojekt begeistert auch die Landespolitik. Der HydroHub soll einen Beitrag dazu leisten, das Saarland als traditionsreichen Standort der Energiebranche weiterzuentwickeln: „Das Saarland ist ein Land voller Energie und wir wollen auch in Zukunft Energieland bleiben“, so Wirtschaftsministerin Anke Rehlinger (SPD). „Die Förderung als Reallabor der Energiewende ist ein großer Erfolg für das Saarland und ein Zukunftssignal für unsere Energiewirtschaft und die Industrie.“

    Die gewonnen Erkenntnisse rund um den HydroHub sollen über das Saarland hinaus genutzt werden. Die vier Projektpartner treten mit dem Anspruch an, einen Prototyp zu schaffen, der bundesweit auch an anderen Standorten realisiert werden kann. „Darüber hinaus wollen wir Empfehlungen erarbeiten, wie die regulatorischen und politischen Rahmenbedingungen für den wirtschaftlichen Bau und Betrieb solcher innovativer Anlagen gestaltet sein sollten“, sagt Prof. Dr. Thomas Thiemann, Leiter des Energy Transition Technologies Teams von Siemens Gas & Power. „Ziel ist es, Wasserstoff-Technologien weiter zu entwickeln und die Sektorkopplung zu beschleunigen.“ Davon profitieren energieintensive Branchen wie die Stahlindustrie und die chemische Industrie, die auf der Suche nach Lösungen für eine umweltverträgliche bzw. klimaneutrale Produktion sind.

    Die verbindliche Förderrichtlinie, auf deren Basis ein Förderantrag für den HydroHub gestellt werden kann, soll Ende dieses Jahres vorliegen. „Unsere Anträge wollen wir dann bis Mitte Februar 2020 eingereicht haben“, sagt Philipp Brammen. „Wenn alles läuft, wie wir uns das vorstellen, wird der HydroHub im zweiten Quartal 2023 fertiggestellt.“ Darüber hinaus prüft STEAG den Bau eines Gas-und-Dampfkraftwerks am Standort Fenne, in dem der gewonnene Wasserstoff in größeren Mengen in einer Gasturbine rückverstromt werden könnte. Auch hierfür würde sich Siemens Gas & Power als Projektpartner empfehlen: „Schon jetzt können wir mit Gas betriebenen Turbinen Wasserstoffanteile beimengen“, so Thorsten Bögel. „Und bis zum Jahr 2030 werden wir Turbinen konzipiert haben und über sogenannte Upgrade-Packages verfügen, die eine Stromproduktion mit 100 Prozent Wasserstoff ermöglichen.“ Das könnte die Energiewende in Deutschland und den Energiestandort im saarländischen Völklingen-Fenne noch weiter nach vorn bringen.