Warum grüne Wasserstoffenergie heute mehr im Fokus steht als je zuvor

Erneuerbare Energiequellen sind von entscheidender Bedeutung, um das Ziel, bis 2050 den Netto-Nullpunkt zu erreichen, Wirklichkeit werden zu lassen. Grüner Wasserstoff stammt aus erneuerbaren Quellen wie Wind- und Solarenergie.

Es handelt sich um eine saubere und praktikable Lösung, die von der britischen Regierung anerkannt wurde, die kürzlich die nationalen Ziele für die Produktionskapazität von kohlenstoffarmem Wasserstoff bis 2030 auf 10 GW für den Einsatz in der gesamten Wirtschaft verdoppelt hat.

Die erzeugte Wasserstoffmenge könnte dem jährlichen Gasverbrauch von mehr als 3 Millionen britischen Haushalten entsprechen. Daher überrascht es nicht, dass das Vereinigte Königreich ein enormes Potenzial hat, in der weltweiten Wasserstoffwirtschaft führend zu werden, mit einem geschätzten Wert von 2 Billionen Pfund bis 2050.

Grüner Wasserstoff wandelt Energie aus erneuerbaren Quellen in ein Gas um, das zur Speicherung, zum Transport und zur Verwendung als Rohstoff in der Industrie, im Transportwesen, als Heizstoff oder zur Stromerzeugung in verschiedenen Anwendungen verwendet werden kann. Nicht zu verwechseln mit anderen Arten: Bei der Herstellung und Verwendung von grünem Wasserstoff entstehen als Nebenprodukte nur Sauerstoff und Wasser.

Grauer Wasserstoff wird hauptsächlich aus Erdgas hergestellt und erzeugt erhebliche CO2-Emissionen. Bei blauem Wasserstoff werden Kohlenstoffemissionen aufgefangen und gespeichert oder wiederverwendet. Gelber Wasserstoff wird durch Elektrolyse aus dem Netz hergestellt, der immer noch mit fossilen Brennstoffen erzeugt werden kann, aber oft nicht die effizienteste Nutzung der Elektrifizierung darstellt.

Wie bei anderen Energieträgern gibt es auch bei grüner Wasserstoffenergie noch Hürden zu überwinden. Im Vereinigten Königreich werden in der Wasserstoffstrategie der Regierung einige davon hervorgehoben, darunter die hohen Kosten von Wasserstoff im Vergleich zu bestehenden Kraftstoffen mit hohem Kohlenstoffgehalt, die technologische Unsicherheit vor einem breiteren Einsatz sowie politische und regulatorische Unsicherheit, da Wasserstoff eine sich entwickelnde Energiepolitik ist.

Sie müssen auch die öffentliche Meinung über die explosiven Eigenschaften von Wasserstoff und seine Sicherheit als Kraftstoff ändern.

Eine weitere Herausforderung ist das Erbe der industriellen Nutzung von Wasserstoffenergie, die aus Erdgas oder Kohle erzeugt wird und zum Klimawandel beiträgt. Heute hängt der Erfolg der Wasserstoffenergienutzung eng mit der Zukunft der erneuerbaren Energien, des Erdgases sowie der Technologie zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) zusammen.

Während grüner Wasserstoff das Hauptziel der Energiewirtschaft ist, setzt die britische Regierung darauf, dass der Sektor nur mit kohlenstofffreiem Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen in Kombination mit CCS auf große Mengen und Infrastruktur skalieren kann.

Es ist allgemein bekannt, dass die Notwendigkeit besteht, günstige Quellen für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zu identifizieren und zu sichern und die Nachfrage dafür sicherzustellen. Das britische Netto-Null-Ziel für das elektrische System ist 2035 und jedes Unternehmen mit ehrgeizigeren Zielen muss andere Optionen in Betracht ziehen, wie zum Beispiel Wasserstoffenergie.

Glücklicherweise verfügt Großbritannien über einen einzigartigen Standort mit einer Wasserstoff-Chance, diese Herausforderungen anzugehen und den grünen Wandel zu vollziehen.

Der Wettbewerbsvorteil des Vereinigten Königreichs ergibt sich aus seiner geografischen Lage, seiner Infrastruktur und seinen Fähigkeiten – und bietet die Gelegenheit, eine weltweite Führungsrolle bei kohlenstoffarmem Wasserstoff zu demonstrieren.

Es gibt gut entwickelte Versorgungswege und Anwendungsfälle für Wasserstoffgas mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Gasproduktion, -verteilung, -speicherung, -nutzung und -regulierung.

Darüber hinaus verfügt das Vereinigte Königreich über eine günstige Geologie für die groß angelegte Wasserstoffspeicherung und die langfristige saisonale Speicherung. Das berüchtigte britische Wetter und seine Kombination aus windigen und sonnigen Tagen bedeuten, dass überschüssiger erneuerbarer Strom für den Winter gespeichert werden kann, wenn die Nachfrage höher ist und weniger erneuerbarer Strom erzeugt wird. Wasserstoff wird bereits in Salzkavernen gespeichert und könnte möglicherweise in den stillgelegten Öl- und Gasfeldern der Nordsee landen.

Unterdessen unterstützte das Vereinigte Königreich im April dieses Jahres Wasserstofftechnologien mit einem staatlich unterstützten Darlehen in Höhe von 400 Millionen Pfund an Johnson Matthey – nur ein Beispiel für den Appetit auf grüne Investitionen.

Um den Weg zu einer effizienten Produktion von grünem Wasserstoff zu finden, sind neue Technologien und Denkweisen erforderlich. Die Herausforderungen bei der großtechnischen Produktion von grünem Wasserstoff können weitgehend durch den Einsatz neuer digitaler Technologien gelöst werden. Die Branche des grünen Wasserstoffs entwickelt sich rasant von Pilotprojekten und Kleinserienproduktion hin zu umfangreichen Anlagen – es wird entscheidend sein, eine Lösung zu finden, um dies zu beschleunigen.

Der Einsatz eines dynamischen Prozesssimulationsmodells und eines digitalen Zwillings beschleunigt die Konzeptphase des Projekts, indem der Prozess der Auswahl des Typs und der Größe des/der benötigten Elektrolyseur(s) und der erneuerbaren Farm rationalisiert wird. Es bietet Einblick in die Anforderungen an zugehörige statische, prozesstechnische und elektrische Geräte wie Pumpen, Motoren, Tanks und Rohrleitungen.

Das Modell verwendet verfügbare Daten, um die Erzeugung erneuerbarer Energien, die Wasseraufbereitung und andere Prozessparameter zu simulieren und die beim Betrieb einer Anlage zu erwartenden Schwankungen gründlich zu analysieren. Ein vollständiges Modell umfasst Speicherüberlegungen und eine nachgelagerte industrielle Nutzungssimulation basierend auf den Projektentwicklungszielen.

Engineering-Tools tragen dazu bei, Engineering-Prozesse über mehrere Interessengruppen hinweg zu rationalisieren und die Interaktion mit externen Parteien zu erleichtern. Diese Tools basieren auf der Digital-Twin-Technologie für den gesamten Lebenszyklus der Wasserstoffproduktionsanlage, vom Konzeptentwurf über die Konstruktion bis hin zu Betrieb und Wartung. Technologien werden es ermöglichen, das Design und den Betrieb von Projekten für grünen Wasserstoff von der Strategie bis zum Betrieb zu optimieren und den Übergang zu erneuerbaren Energien zu beschleunigen.

Trotz der Ungewissheit über die Zukunft der Wasserstoffenergie gibt es Anzeichen dafür, dass sie zu einer notwendigen Komponente für industrielle Anwendungen werden könnte, um das Ziel der Netto-Null-Emissionen zu erreichen.

Große Energieversorger und -verteiler befassen sich derzeit im Rahmen ihrer Dekarbonisierungsbemühungen mit grünem Wasserstoff und fördern im Rahmen ihrer grünen Agenda die Erdgasproduktion anstelle von Öl und Kohle.

Die Nutzung nachhaltiger Energien würde dazu beitragen, die Nachfrage nach grüner Wasserstoffenergie als praktikabler Alternative innerhalb einer vielschichtigen Energiewende zu beschleunigen.

Es ist an der Zeit, die Chancen von grünem Wasserstoff zu nutzen und umzusteigen.