Energiewende mit Wasserstoff

Es gibt kaum ein älteres Element als Wasserstoff mit der chemischen Kennzahl H1, denn bereits im 18. Jahrhundert hat man es im Universum identifiziert. Seit etwa 100 Jahren dient uns Wasserstoff als wichtiger Rohstoff in der Chemieindustrie. Heute ist Wasserstoff in den Fokus der Energiewende gerückt und bietet enormes Potential bei der Erreichung der Klimaschutzziele wie der vollständigen Dekarbonisierung bis 2050.

Warum ist Wasserstoff so attraktiv?

Wasserstoff ist ein universelles Multitalent:

• Wasserstoff ist CO₂-neutral: Das Verbrennungsprodukt von Wasserstoff ist Wasser
• Wasserstoff ist unendlich verfügbar: 90 % aller Atome im Universum sind Wasserstoff
• Wasserstoff ist energiereich: Hohe massebezogene Energiedichte

Wie kann Wasserstoff zu einer erfolgreichen Energiewende beitragen?

Grüner Wasserstoff ist ein wichtiger Baustein für eine umweltschonende Energiezukunft. Avacon engagiert sich in der Entwicklung neuer Technologien, um den großflächigen Einsatz Realität werden zu lassen.  

Mithilfe von Power-to-Gas-Anlagen wird Strom aus regenerativen Energiequellen in grünen Wasserstoff umgewandelt, der im Gasnetz gespeichert werden kann.

Unsere vordringlichste Aufgabe ist der Umbau unserer Energieversorgung hin zu einer klimafreundlichen Energiezukunft. Nur so lässt sich das Ziel der Bundesregierung erreichen, bis 2050 klimaneutral zu werden. Notwendig ist dafür eine intelligente Verknüpfung der bisher getrennten Sektoren Strom, Wärme, Industrie und Verkehr. Mithilfe von Wasserstofftechnologien kann es gelingen, CO₂-Emissionen sektorübergreifend stark zu reduzieren.

Eine Schlüsselrolle spielen dabei die Gasnetze. Sie bieten schon heute die Infrastruktur, um Wasserstoff langfristig zu speichern, zu transportieren und bedarfsgerecht wieder bereit­zustellen. Aktuell kann kein anderes Speichersystem in Deutschland eine vergleichbar hohe Menge an Energie aufnehmen und wieder abgeben. Die am weitesten entwickelte Anwendung dafür ist Power-to-Gas. Mit ihr wird „grüner“ Wasserstoff mittels Elektrolyse aus Ökostrom gewonnen und in die Gasnetze eingespeist.

Heizen mit Wasserstoff - beim Pilotprojekt in den sieben Ortsteilen der sachsenanhaltinischen Einheitsgemeinden Genthin und Möckern in der Region Fläming geht es genau darum. Bis 2023 sollen hier bis zu 20 Prozent Wasserstoff dem Erdgas beigemischt werden. Schopsdorf ist dabei Einspeisepunkt für einen Netzabschnitt in der Region Fläming mit rund 350 Haushalten. Das 35 Kilometer lange Mitteldrucknetz ist repräsentativ für das gesamte Avacon-Gasverteilnetz. Das innovative Vorhaben im Jerichower Land ist ein bislang einmaliges Leuchtturmprojekt für den künftigen Einsatz von Wasserstoff in Gasverteilnetzen und wird vom Deutschen Verein des Gas- und Wasserfachs (DVGW) technisch und wissenschaftlich begleitet. Bislang lag der Wasserstoffanteil im Gasnetz bei unter zehn Prozent. Über zwei Heizperioden wird dieser im Projektgebiet bis 2023 schrittweise auf 20 Prozent erhöht.

Wasserstoff-Beimischung im Gasnetz gestartet

Ende Dezember 2021 nahmen Avacon Technikvorstand Stephan Tenge und DVGW-Vorstandsvorsitzender Gerald Linke gemeinsam mit Sachsen-Anhalts Wirtschaftsminister Sven Schulze die Wasserstoff-Beimischanlage in Schopsdorf offiziell in Betrieb. In einem Teilnetz im Raum Fläming wurden dem Erdgas in der vergangenen Heizperiode stufenweise bis zu 20 Prozent Wasserstoff zugefügt. Das Gemeinschaftsprojekt von Avacon und dem Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) soll zeigen, dass es technisch möglich ist, Wasserstoff zu einem deutlich höheren Prozentsatz als bislang in den Technischen Regeln des DVGW vorgesehen, in ein existierendes Gasnetz einzuspeisen. Die Ergebnisse des Projektes dienen als Vorbild für den zukünftigen Einsatz von Wasserstoff in Gasverteilnetzen.

Mit der Inbetriebnahme der Beimischanlage begann nun im nächsten Projektabschnitt die tatsächliche Beimischphase. Die Einspeisung von Wasserstoff ist über die zwei Heizperioden 2021/22 und 2022/23 in Stufen von 10, 15 und 20 Prozent Wasserstoffbeimischung geplant. Mit der Inbetriebnahme wurden in der ersten Stufe zehn Prozent Wasserstoff über etwa vier Wochen dem Erdgas beigemischt, womit sich der Anteil noch in der durch das DVGW-Regelwerk gedeckten Beimischungshöhe bewegt. Bei rund einem Drittel der Gasgeräte wurden Stichprobenmessungen bezüglich der Verbrennungsgüte mit Messungen des tatsächlichen Wasserstoffgehalts vor Ort durchgeführt, um die Einspeisung wissenschaftlich bei allen Einspeisestufen zu begleiten.

Schrittweise ist in Steigerungsstufen von fünf Prozent die maximale Wasserstoffbeimischung bis 20 Prozent erreicht worden. Die 15-Prozent-Beimischphase war für das erste Quartal 2022 geplant. Nach einer Auswertung wurde die Zielkonzentration von 20 Prozent Wasserstoff ebenfalls im ersten Quartal, im März 2022, erreicht. Eine weitere 20-Prozent-Einspeisephase folgt in der Heizperiode 2022/23 über mehrere Wochen. Neben einer möglichst gleichförmigen Beimischung sind auch volatile Einspeisungen vorgesehen, um die Erneuerbaren Energien als Wasserstoffquellen nachzubilden und die Effekte von schwankenden Wasserstoff-Gehalten im Bestand zu untersuchen.

Erfassung der Geräte abgeschlossen

„Wir wollen zeigen, dass wir in unserem Erdgasnetz wirkungsvoll zu mehr Klimaschutz beitragen können. Mit mehr Wasserstoff können wir auch mehr CO₂ reduzieren. Bei der Verbrennung von Wasser­stoff entsteht nämlich kein Kohlendioxid“, erklärte Avacon-Projektleiterin Angela Brandes. Wie effektiv das sein kann, hat die vorangegangene abgeschlossene erste Projektphase gezeigt. Bei der Erhebung und Überprüfung der Gasanlagen durch Experten des Gas- und Wärme-Instituts Essen konnte nachgewiesen werden, dass bis zu einem Viertel weniger CO₂ ausgestoßen wird. Alle Geräte wurden dafür mit einer erhöhten Wasserstoffbeimischung getestet. 

"Für eine klimaschonende Energiezukunft bietet Wasserstoff enormes Potenzial. Wir engagieren uns für neue Technologien.“

Dr. Stephan Tenge, Technikvorstand Avacon 

Einwohner profitieren
Nur in wenigen Fällen waren Reparaturen oder ein Austausch der Geräte nötig. Die Kosten für die Behebung technischer Mängel wurden von Avacon übernommen. Im Falle eines Austauschs gab es sogar ein neues Gerät kostenlos von den Herstellern. „Wir haben trotz dieser großen Vorteile für die Anwohner viel Kommunikationsbedarf festgestellt“, berichtet Möckerns Bürgermeister Frank von Holly. Avacon informierte gemeinsam mit den kommunalen Vertretern auf Bürgerveranstaltungen und setzte ein Info­mobil vor Ort ein. „So konnten wir den Unsicherheiten und Fragen der Menschen direkt begegnen“, ergänzt Angela Brandes.

 „Seit über 20 Jahren frage ich mich beim Thema regenerative Energien: Was machen wir mit dem Strom, den wir gerade nicht verbrauchen? In unserer Region produzieren wir schon jetzt mehr Strom als wir verbrauchen. Wasserstoff ist eine wirklich interessante Lösung. Ich freue mich, dass wir zu einem so zukunftsträchtigen Thema in der Region beitragen können.“

Frank von Holly,  Bürgermeister Einheitsgemeinde Stadt Möckern

Mehr Informationen zum Projekt finden Sie hier. 

Das frühere konventionelle Kohlerevier rund um das stillgelegte Kraftwerk Buschhaus in Helmstedt soll in einen CO₂-neutralen grünen Energiestandort umgewandelt werden. Dabei arbeitet Avacon eng mit dem Abfallverbrenner Energy from Waste (EEW) zusammen. 

Aufgrund der vorhandenen energiewirtschaftlichen Prägung der Region sowie der hervorragenden infrastrukturellen Voraussetzungen, damit sind die guten Anbindungen an bestehende Strom-, Gas-, Daten- und Verkehrsnetze gemeint, bieten sich gerade in der Helmstedter Region ideale Standortbedingungen für einen innovativen Green-Energy-Hub. Avacon und EEW Energy from Waste bündeln ihr Know-how und wollen durch eine Kooperation die Wasserstofftechnologie hier weiter vorantreiben. Hinter dem geplanten Projekt von Avacon und EEW zur Wasserstoff- und darauf aufbauend e-fuel-Entwicklung, steht die Idee, eine innovative Power-to-Fuel-Plattform zu realisieren. 

Die niedersächsische Landesregierung unterstützt das Vorhaben. Es sollen Voraussetzungen geschaffen werden, Fördermöglichkeiten von Land, Bund und EU in der Region einzusetzen. Bei einem Gespräch in Hannover haben Unternehmensvertreter, Vertreter der Wirtschaft und der Politik sondiert, welche Rahmenbedingungen die Unternehmen benötigen und wie die vorhandenen Kraftwerksflächen weitergenutzt werden können.

„Wir wollen mit unseren Partnern eine Power-to-Gas-Anlage bauen, die regenerativ erzeugten Strom zunächst in Wasserstoff und anschließend mittels Zuführung von CO₂ in synthetisches Methangas umwandelt. Diese Technologie trägt als wichtiges Element der Sektorenkopplung entscheidend zur Effizienz und Realisierung der Energiewende bei und hat dadurch einen festen Platz in der Energiezukunft.“

Dr. Stephan Tenge, Technikvorstand Avacon 

^{Sie sprachen über die Energiezukunft: (v.l.: (von links): Landrat Gerhard Radeck, Avacon-Vorstandsvorsitzender Marten Bunnemann, Wirtschaftsminister Bernd Althusmann, Wissenschaftsminister Björn Thümler und EEW-Chef Bernard Kemper.}

Acht Millionen Tonnen CO₂ fallen jährlich allein bei der Stahlproduktion der Salzgitter AG an. Das sind rund ein Prozent der gesamten bundesdeutschen Emissionen. Ein anschauliches Beispiel dafür, wieviel CO₂- Senkungsgspotenzial in vielen industriellen Prozessen vorhanden ist. Die Salzgitter AG als zweitgrößter deutscher Stahlhersteller will dieses Potenzial heben. Unter dem Projektnamen SALCOS (Salzgitter LOW CO₂ Steelmaking) entwickelte sie ein Konzept, die Hochöfen in Salzgitter auf ein wasserstoffbasiertes Herstellungsverfahren umzustellen.

Das in Salzgitter verarbeitete Eisenerz soll künftig nicht mehr mit Koks, sondern mit Hilfe von „grünem“ Wasserstoff reduziert werden. Die vor Ort zu errichtende Elektrolyseanlage soll mit Strom aus Windkraftanlagen betrieben werden. Bis zu 95 Prozent CO₂ können so perspektivisch eingespart werden.

Avacon Natur ist bei diesem richtungweisenden Vorhaben als Partner dabei. Die Avacon-Tochtergesellschaft wird Windstrom für die Elektrolyse liefern. Auf dem Werksgelände sowie in unmittelbar Nähe errichtete das Unternehmen Mitte  des Jahres 2020 sieben Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von 30 Megawatt. Diese versorgen eine Elektroyseanlage mit einer Leistung von 2,2 Megawatt, die derzeit von Siemens Gas & Power errichtet wird. Die Kosten für das gesamte Projekt, das die Errichtung der Windräder und der Wasserstoffanlage sowie deren Einbindung in die bestehenden Leitungsnetze umfasst, belaufen sich auf rund 50 Millionen Euro. Fördermittel für dieses Pilot-Projekt gab es nicht.

Wir waren LIVE

Per Livestream  konnte man bei der Pressekonferenz zur Inbetriebnahme direkt vom Geländer der Salzgitter Flachstahl GmbH auf unserem LinkedIn-Kanal dabei sein. 

Die neu errichteten Anlagen wurden an diesem wichtigen Tag der Öffentlichkeit vorgestellt. Zugegen waren u. a. Staatssekretär Andreas Feicht, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (in Vertretung für Peter Altmaier MdB, Bundesminister für Wirtschaft und Energie); Dr. Bernd Althusmann, Niedersächsischer Minister für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitales; Olaf Lies, Niedersächsischer Minister für Umwelt, Energie, Bauen und Klimaschutz; Dr. Johannes Teyssen, ehem. Vorstandsvorsitzender E.ON SE; Marten Bunnemann, Vorstandsvorsitzender Avacon AG sowie Prof. Dr.-Ing. Heinz Jörg Fuhrmann, Vorstandsvorsitzender Salzgitter AG.

Marten Bunnemann, Vorstandsvorsitzender Avacon AG:

„Mit dem Windpark auf dem Industriegelände der Salzgitter AG liefern wir regenerativen Strom zur Produktion von grünem Wasserstoff. Dieser wird unmittelbar innerhalb der Produktionsprozesse eingesetzt und ersetzt fossile Energieträger. Der Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft entsteht in regionalen Insellösungen wie in Salzgitter, die sich zunehmend zu einem Gesamtsystem verbinden. Wir werden diesen Prozess gemeinsam mit unseren Partnern in Politik, Wissenschaft und Industrie weiter vorantreiben.“

Die Norddeutsche Wasserstoffstrategie, an der auch Avacon mitgewirkt hat, ist das Ergebnis einer intensiven länderübergreifenden Zusammenarbeit und einer umfangreichen und konstruktiven Beteiligung tatkräftiger Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung.  

Dabei verfügt Norddeutschland im Vergleich zu anderen Regionen über einzigartige Standortvorteile zum Aufbau einer grünen Wasserstoffwirtschaft, wie zum Beispiel die hohe Erzeugungskapazitäten für On- und Offshore-Windstrom mit weiterem Ausbaupotenzial oder unterirdische Formationen zur Speicherung von Wasserstoff.

Bis zum Jahre 2025 sollen in Norddeutschland mindestens 500 Megawatt und bis zum Jahre 2030 mindestens fünf Gigawatt Elektrolyseleistung zur Erzeugung von grünem Wasserstoff installiert sein. Als Startpunkte für den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft in Norddeutschland sollen Wasserstoff-Hubs dienen. Sie bündeln (räumlich) Erzeugung, Verteilung und Nutzung, z.B. in Mobilität und Industrie. So wird schrittweise eine regionale Grundversorgung mit grünem Wasserstoff ermöglicht, die mittelfristig über die gesamte Region ausgeweitet werden kann.

Mehr Informationen zur Norddeutschen Wasserstoffstrategie findet Sie hier.