Eine ganz andere Liga als die Hannover Messe oder die hy-fcell in Stuttgart: Der World Hydrogen Summit & Exhibition in Rotterdam zeigte vom 13. bis zum 15. Mai 2024, wo es im H2-Eventsektor hingehen kann. Ähnlich wie bei der Hydrogen Technology Conference & Expo in Bremen organisierten die Veranstalter ein großes, professionelles Branchen-Gathering, von dem die meisten Teilnehmenden beeindruckt, wenn nicht sogar begeistert waren, so dass man sich fragt, warum die Messe nur zwei Tage dauerte.
Auf dem Parkett der Ahoy-Arena ging es an beiden Tagen nicht nur rührig zu, sondern geradezu aufgedreht, quirlig, lebendig, und alles sprühte nur so vor Energie. Volle Gänge, intensiver Austausch und lautes Stimmengewirr – nicht nur bei den abendlichen Standpartys. Eine ganz andere Dimension als auf den meisten bisherigen Events, insbesondere auf deutschen Veranstaltungen. Selbst langjährige Messegänger zeigten sich angetan angesichts dieser laut Veranstalterangaben „weltweit größten“ Ausstellung mit dem Schwerpunkt Wasserstoff.
Bemerkenswert war sowohl die Anzahl der einheimischen Aussteller als auch die der teilweise sehr großen Landesvertretungen (insg. 20 ), nicht zuletzt dank der Unterstützung der niederländischen Regierung als Mitveranstalter des Events. Mit eigenen Ständen waren beispielsweise Australien, Andalusien, Chile, Finnland, Indien, Japan, Kanada, Korea, Marokko, Namibia, Norwegen, Oman, Südafrika und Uruguay dabei. Der VDMA hatte einen eigenen PtX-Gemeinschaftsstand, zudem waren auch einige deutsche Unternehmen anzutreffen, häufig allerdings mit ihren niederländischen Vertretungen.
auf der Messe mit Teilnehmenden aus Australien und der ganzen Welt.
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Unter den Ausstellern war auch Hilux, ein Toyota-Tochterunternehmen, das einen umgebauten Pick-up vorstellte. Der Prototyp, von dem mittlerweile insgesamt zehn Exemplare gebaut wurden, verfügt über ein BZ-System des Mirai 2 anstelle des Dieselaggregats sowie drei H2-Druckgasbehälter, die hinter dem Fahrersitz unterflur installiert sind, während auf der Beifahrerseite der Akku sitzt. Derzeit befinden sich die Fahrzeuge bei Kunden im Test, und es ist nicht unwahrscheinlich, dass dieses Modell tatsächlich Serienreife erlangt.
Unter den Messebesuchern war auch der niederländische Energieminister Rob Jetten (l.), hier am Norwegen-Stand im Gespräch mit Maurice Adriaensen, Direktor bei DNV Energy Systems
Den Hydrogen Transport Award des SEC gewann in diesem Jahr das australische Unternehmen Fortescue mit seinem ammoniakbetriebenen Schiff. Die Green Pioneer gilt als erstes Schiff seiner Art, das für die Verwendung von Ammoniak in Kombination mit Diesel als Schiffskraftstoff zertifiziert wurde. Mark Hutchinson, CEO von Fortescue Energy, sagte: „Die Green Pioneer ist ein Beweis für unsere Lieferfähigkeit und unser Engagement und zeigt die Zukunft von grünem Ammoniak als Schiffskraftstoff. Unsere Arbeit hört hier aber nicht auf. Wir rufen nun Regulierungsbehörden, Häfen und Institutionen auf, sich uns anzuschließen, um die Einführung von Ammoniak als Schiffskraftstoff zu beschleunigen. Lassen Sie uns gemeinsam grüne maritime Knotenpunkte und Korridore schaffen und damit eine neue Ära der nachhaltigen Schifffahrt einläuten.“
Emma White, Marketingchefin des britischen Veranstalters sustainable energy council (sec), sprach gegenüber HZwei von mehr als 15.000 Messe- und mehr als 2.000 Konferenzgästen (erscheint eine Person an drei Tagen, wird sie dreifach gezählt) sowie von 500 Ausstellern, die ihre Produkte bzw. Dienstleistungen präsentierten. Auf der Hydrogen Technology Conference & Expo in Bremen waren vergangenes Jahr rund 550 Aussteller und mehr als 10.000 Besucher.
Große, prominent besetzte Konferenz
Ähnlich wie in Hannover gab es zwei Präsentationsforen, wo in Form von Vorträgen über aktuelle Entwicklungen informiert wurde, und eine wirklich beeindruckend große dreitägige Konferenz, die sowohl von der Prominenz der Redner als auch von der Anzahl der Teilnehmer her deutsche Kongresse locker in den Schatten stellt. (Irritierend war lediglich, dass nicht alle Konferenzgäste davon wussten, dass die Messe nicht an allen Tagen parallel lief.) Darüber hinaus gab es ein Africa Hydrogen Forum sowie die Verleihung des World Hydrogen Awards.
Besuch aus New Mexico
Bemerkenswert war der Besuch der Gouverneurin von New Mexico: Michelle Lujan Grisham erschien mit einem Begleittross sowie Wirtschaftsvertretern in den Niederlanden, um für die Ansiedlung potentieller Interessenten auf den reichlich verfügbaren Flächen New Mexicos zu werben. Der bislang von Öl und Gas geprägte US-Bundesstaat setzt ganz bewusst auf den Transformationsprozess, um so eine neue Perspektive für das Land sowie die vielen im Energiesektor arbeitenden Menschen zu schaffen.
Während eines Vor-Ort-Gesprächs mit HZwei legte die Gouverneurin detailliert dar, dass New Mexico bestens für die Energiewende gewappnet sei und auch keine Befürchtungen hinsichtlich eines Präsidentschaftswechsels habe, sollte es darauf im November 2024 hinauslaufen. Das ausführliche Interview folgt im HZwei-Heft Oktober 2024.
Bundeskanzler Olaf Scholz besucht Hydrogen + Fuel Cells Europe
Die Stimmung war gut. Nicht euphorisch, wie teilweise noch im vergangenen Jahr, aber durchaus lebhaft. Insbesondere in Halle 13, wo die Hydrogen + Fuel Cells Europe stattfand, waren die Gänge gut gefüllt und das Stimmengewirr deutlich lauter als in den anderen Hallen auf dem Messegelände. Dennoch bleibt der Eindruck, dass auch im 30. Jahr dieser H2-Messe der Marktdurchbruch immer noch auf sich warten lässt und erst „in fünf Jahren“ erfolgt, so wie es schon seit 20 Jahren zu hören ist.
Die Hannover Messe nimmt immer noch für sich in Anspruch, die weltweit bedeutendste Industriemesse zu sein – laut Dr. Jochen Köckler, dem Vorsitzenden des Vorstandes der Deutschen Messe AG, ist sie sogar „die Mutter aller Messen“. Wie schon in den vergangenen Jahren profitierte sie auch vom 22. bis 26. April 2024 immens vom derzeitigen H2-Boom. Das große Interesse an Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie führte mal wieder zu akzeptablen Aussteller- und Besucherzahlen. Neue Impulse als Hinweis, in welche Richtung sich das klassische Messegeschäft entwickeln könnte, gab es jedoch nicht.
Man kann sagen, die H2-Messe hat der Deutschen Messe mal wieder die Bilanz gerettet.
Kanzler Scholz besucht H2-Unternehmen Nicht ohne Grund stattete auch Bundeskanzler Olaf Scholz der Hydrogen + Fuel Cells Europe einen Besuch ab. Der Schwerpunkt seines Eröffnungsrundgangs lag in den Energie-Hallen, wo er neben Salzgitter („Wir begeben uns gemeinsam auf die Reise.“ – s. Abb. 2) auch bei GP Joule Station machte. Ove Petersen, Mitgründer und einer der Geschäftsführer von GP Joule, betonte dabei, wie wichtig die Verbesserung der politischen Rahmenbedingungen sei, damit es tatsächlich zu einem Aufbau der Elektrolyseurkapazitäten kommen könne (s. dazu auch S. 18).
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Abb. 2: Kanzler O. Scholz mit dem norwegischen Ministerpräsidenten J. G. Støre, Salzgitter-Chef G. Groebler,dem niedersächsischen Ministerpräsidenten S. Weil, der norwegischen Wirtschaftsministerin C. Myrseth,BundesfamilienministerinL. Paus sowie Bundesforschungsministerin B. Stark-Watzinger
Aufschlussreiche Wortwahl Interessant zu beobachten war, wie sich die Wortwahl auf manchen Gebieten verändert: So war in zahlreichen Vorträgen immer wieder die Rede von „Low-Carbon-Wasserstoff“. Mit dieser Wortschöpfung umgehen die Redner geschickt die Einordnung des Wasserstoffs in die mittlerweile bei einigen recht unbeliebt gewordene Farbskala. „Low-Carbon“ impliziert, dass während der H2-Herstellung wenig Kohlenstoffdioxid emittiert wurde, vermeidet aber eine Stigmatisierung durch die Attribute „grau“, „blau“ oder „türkis“, denn selbst kleinste Beimischungen von grünem Wasserstoff reichen aus, um ihn als kohlenstoffarm bezeichnen zu können.
Grün oder blau Für Olaf Lies, den niedersächsischen Wirtschaftsminister, ist blauer Wasserstoff „ein Riesenthema zur Erreichung der Klimaziele“. Angesichts der leidigen Farbendiskussion gab er in Hannover zu bedenken, dass bei Strom keiner nach der Farbe frage. „Das muss bei Wasserstoff auch so kommen“, so der Minister.
Eine weitere Neuerung im Sprachstil scheint das Arbeitsprinzip in der Wasserstoffwirtschaft zu betreffen: So sind immer wieder Sätze wie „Partnership is the new leadership“ (Partnerschaft ist die neue Führerschaft) oder „Cooperation is key“ (Kooperation ist der Schlüssel) zu hören. Bei immer mehr Akteuren macht sich also die Erkenntnis breit, dass der derzeit stattfindende Transformationsprozess in der Energiebranche nicht allein, sondern nur gemeinsam gemeistert werden kann.
Gleich geblieben ist hingegen der Zeithorizont bis zum Markthochlauf. Hier liegen wir nach wie vor bei fünf Jahren. Während es in den vergangenen Jahren noch hieß, H2-Lkw würden ab 2025 in Serie gebaut, brachten Vertreter*innen der Fahrzeugindustrie sehr deutlich zum Ausdruck, dass hierzulande mit nennenswerten Stückzahlen frühestens 2029 zu rechnen sei. Anders sieht es in Asien aus: Refire warb beispielsweise damit, bereits heute 5.000 Brennstoffzellensysteme pro Jahr bauen zu können.
Immerhin bekannte sich Dr. Matthias Jurytko, CEO von Cellcentric, sowohl zur H2-Technik als auch zum Standort Deutschland, indem er sagte: „Viele reden von Fabriken – wie bauen eine.“ Weiter stellte er klar: „Wasserstoff wird der Treiber sein für den Langstreckenverkehr.“ Gleichzeitig räumte er jedoch ein: „Ein Anstieg der Stückzahlen wird erst 2029/30 kommen.“
Abb. 3: Dr. Jurytko: „Es wird keinen Langstreckenfernverkehr ohne Wasserstoff geben.“
Ungefähr zur gleichen Zeit könnte grauer Wasserstoff aufgrund steigender CO2-Preise genauso teuer sein wie grüner Wasserstoff, antizipierte Gilles Le Van von Air Liquide.
Lebhafter Austausch in den Foren Darüber hinaus erläuterten im Public Forum der Hydrogen + Fuel Cells Europe (s. Abb. 3 u. 4) Aussteller auch in diesem Jahr wieder ihre Neuentwicklungen oder diskutierten mit Gästen aus Industrie und Politik. Etwa darüber, welche Rahmenbedingungen bzw. Anreize hinsichtlich Sektorenkopplung und Flexibilisierung des Energieverbrauchs noch fehlen oder wo und wie man grünen Wasserstoff weltweit in ausreichend großen Mengen erzeugen wird.
Auch die Frage, wie viel Wasserstoff Deutschland selbst produzieren und wie viel von europäischen Nachbarn importiert werden wird, erörterte Moderator Ulrich Walter mit verschiedenen Gästen. Christian Maaß, Leiter der Abteilung Energiepolitik – Wärme und Effizienz im Bundeswirtschaftsministerium (BMWK), berief sich bei seiner Antwort auf Schätzungen, wonach Deutschland knapp die Hälfte seines Bedarfs an klimaneutralem Wasserstoff selbst erzeugen könne, der Rest müsse dann importiert werden.
Auf Nachfrage des Moderators, warum die Elektrolysekapazitäten bis 2030 nicht gleich auf 20 GW hochgesetzt würden, antwortete Maaß: „Mit höheren Zielen wäre ich vorsichtig, da Elektrolyseure viel Strom brauchen.“ Deshalb plädiere er dafür, die Herstellung von grünem H2 am Ausbau der erneuerbaren Energie auszurichten. Nicht zuletzt um Zielkonflikte zu vermeiden, denn der direkte Verbrauch von Grünstrom solle ja Vorrang haben. Insofern gehe er davon aus, dass große Mengen an grünem Wasserstoff voraussichtlich aus Übersee importiert würden, in Form von Ammoniak, Methan und SAF. Insgesamt werde die Bundesrepublik jedoch rund zehn Prozent der weltweiten H2-Produktion benötigen, was sie zum Global Player mache.
Ganz anders sieht das Heinrich Gärtner, Gründer und CTO der GP Joule Gruppe. Er zeigte sich überzeugt, „dass wir viel mehr grünen Wasserstoff inländisch herstellen können, als wir heute denken“, und erläuterte: „Wir haben bereits ein großes Potenzial an erneuerbaren Energien, und dieses wächst weiter an. Damit nimmt auch die Menge an Überschussstrom zu, die man zur Erzeugung von Wasserstoff mittels Elektrolyse nutzen kann.“ Das sei nicht nur sinnvoll, sondern auch notwendig. Das entlaste die Netze und ermögliche lokale Wertschöpfung. Seiner Ansicht nach braucht Deutschland nur einen winzigen Teil seiner Fläche, um den gesamten Bedarf an regenerativer Energie selbst herzustellen. „Wir haben alles hier: die Technik und die Infrastruktur.“
Abb. 4: Zahlreiche politische Vertreter*innen standen Rede und Antwort
Kooperation im europäischen Raum Werner Diwald, Vorsitzender des Deutschen Wasserstoff-Verbands, sagte: „Die EU-Mitglieder sollten unsere Hauptimportländer sein, nicht zuletzt um die gegenseitigen Beziehungen zu stärken und die Stabilität innerhalb der Europäischen Union zu unterstützen.“ Er äußerte sich zudem optimistisch, dass es mit dem Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft schnell gehen könne, sowie es einen Markt und entsprechende Geschäftsmodelle gebe. Ähnliches habe man ja auch schon bei den erneuerbaren Energien gesehen. Man solle nicht vergessen: Die ganze Welt brauche grünen Wasserstoff. Deutschland habe deshalb große Konkurrenz, denn auch die anderen Länder machten sich mit ihren jeweils eigenen H2-Strategien auf den Weg, so Diwald.
Dass der anvisierte Transformationsprozess längst im Gange ist, bewiesen die anwesenden Politiker mit teils beeindruckenden Zahlen: So sprach Olaf Lies über 30 Großgaskraftwerke in Niedersachsen, die H2-ready gemacht werden sollen. Und seine Kollegin Mona Neubaur, Wirtschaftsministerin aus Nordrhein-Westfalen, kündigte 200 Wasserstofftankstellen bis 2030 an. „Wir setzen die Infrastruktur passgenau in die Region.“ Sie beteuerte, NRW solle die erste CO2-neutrale Industrieregion werden.
Hermes Startup Award: And the winner is … Wie jedes Jahr prämierte die Messe ein besonders innovatives Unternehmen, das nicht älter als fünf Jahre ist. Für 2024 ging der Hermes Startup Award an Archigas aus Rüsselsheim. Das Unternehmen erhielt den Award für einen feuchtigkeitsresistenten Sensor zur Messung von Wasserstoff. Das Prinzip, das gemeinsam mit der Hochschule RheinMain entwickelt wurde, basiert nach Angaben des Herstellers auf einer verbesserten Messung der Wärmeleitfähigkeit auf einem Mikrochip. Die innovative Technologie zeichne sich durch „Miniaturisierung, robustes Design, kurze Messzeiten und vielfältige Einsatzmöglichkeiten“ aus, lobte Prof. Holger Hanselka, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft und Vorsitzender der Jury des Hermes Startup Awards. Archigas sei ein „exzellentes Beispiel für innovationsgetriebene Unternehmen“, welche die Grundlage schafften, um die Wasserstoffwirtschaft zu verwirklichen.
Norwegen als Pionier für grüne Industrietransformation Das Partnerland Norwegen war mit einem eigenen Pavillon zu den Themenbereichen Energie, Prozessindustrie, Batterie- und Ladelösungen sowie Digitalisierung in Halle 12 und auch auf dem orangefarbenen Teppich der H2-Messe vertreten – mit dem Slogan „Pioneering the Green Industrial Transition“. Als Energieproduzent und Vorreiter in Sachen E-Mobilität sieht sich das skandinavische Land als eine Art Katalysator, um den grünen Wandel hin zu einer kohlenstoffarmen Gesellschaft zu beschleunigen. Etwa bei der Entwicklung im Bereich regenerativer Energien und dem Einsatz digitaler Lösungen, um die Industrie auf Netto-Null zu trimmen, wie der H2-Experte und ehemalige LBST-Mitarbeiter Ulrich Bünger erläuterte, der im „Ruhestand“ Norwegian Energy Partners (Norwep) berät. Ziel sei, ab 2030 etwa vier Prozent des europäischen Importbedarfs von schätzungsweise zehn Millionen Tonnen Wasserstoff selbst zu produzieren.
„Norwegen und Deutschland sind wichtige Handelspartner, und wir sind eine strategische Industriepartnerschaft für erneuerbare Energien und grüne Industrie eingegangen“, sagte der norwegische Handels- und Industrieminister Jan Christian Vestre zur Eröffnung der Messe. „Wir hoffen, dass die norwegische Präsenz auf der Hannover Messe diese enge Zusammenarbeit zwischen unseren beiden Ländern weiter stärken wird.“
Abb. 5: Honda zeigte sein neues BZ-System
Durch das EWR-Abkommen sei Norwegen vollständig in den europäischen Binnenmarkt integriert, so dass Handel und Investitionen nahtlos zwischen Norwegen, Deutschland und den anderen Ländern der Europäischen Union flössen. Während der Messe schloss die Bundesrepublik mit dem skandinavischen Partner außerdem ein Abkommen zur Speicherung von Kohlendioxid (Carbon Capture and Storage, CCS).
Einen Großauftrag konnte der norwegische Hersteller von Wasserstoffspeichersystemen, Hexagon Purus, verkünden. Ab dem zweiten Quartal 2024 wird er H2-Tanks an das Berliner Unternehmen Home Power Solutions (HPS) liefern, das nach eigenen Angaben den weltweit ersten Ganzjahres-Stromspeicher für Gebäude entwickelt hat. Das Picea-System wird vorrangig in Einfamilienhäusern in Kombination mit PV-Modulen eingesetzt. Überschüssiger Solarstrom, der vor allem im Sommer anfällt, wird mithilfe eines Elektrolyseurs in grünen Wasserstoff umgewandelt, der in Hochdrucktanks von Hexagon gespeichert wird. Im Winter dient dieser dann zur Rückverstromung. Auf diese Weise lassen sich Gebäude nach Angaben von HPS ganzjährig mit Sonnenenergie versorgen. „Unsere Hochdruck-Wasserstofftanks sind flexibel und skalierbar, deshalb eignen sie sich für ein breite Palette von Anwendungen“, etwa solche wie bei HPS, sagte Matthias Kötter, Geschäftsführer des Standorts in Weeze.
Kreativität und Erfindergeist in Halle 13 Eine Produktinnovation präsentierte zum Beispiel SFC Energy mit dem EFOY H2PowerPack X50, einer Pilotreihe für das bisher leistungsstärkste Brennstoffzellensystem mit bis zu 200 kW im Clusterbetrieb. Diese jüngste Entwicklung bietet dem Nutzer nach Angaben des BZ-Spezialisten aus Bayern eine kontinuierliche elektrische Ausgangsleistung von 50 kW. Es können jedoch bis zu vier dieser H2PowerPacks zusammengeschlossen werden, um eine Leistung von 200 kW zu erreichen. Ausgestattet ist die umwelt- und klimafreundliche Alternative zu Dieselgeneratoren mit Standard-400-V-AC-Anschlüssen, einer integrierten Lithium-Batterie sowie einer 300-bar-Wasserstoffschnittstelle.
Der Betrieb ist nach Herstellerangaben emissionsfrei, es werden weder CO2, Kohlenmonoxid, Stickoxide noch Feinpartikel ausgestoßen. Als Einsatzgebiet kommen beispielsweise die Notstromversorgung von Krankenhäusern oder Kommunikations- bzw. IT-Anlagen, die mobile Stromversorgung von Baustellen und Veranstaltungen oder eine kontinuierliche Stromversorgung von autarken Unternehmen infrage. „Mit dem Vorstoß in höhere Leistungsklassen reagiert SFC Energy auf eine entsprechend hohe Marktnachfrage“, teilte das im Jahr 2000 gegründete Unternehmen mit Hauptsitz Brunnthal bei München mit. Die Serienherstellung und Markteinführung sind für Anfang 2025 geplant.
Abb. 6: Der diesjährige H2 Eco Award ging an den Energiepark Bad Lauchstädt
Lhyfe baut aus Wie der Wasserstoffhochlauf aus Sicht des mittlerweile in elf europäischen Ländern operierenden Lhyfe-Konzerns aussieht, berichtete Luc Graré, der den Geschäftsbereich für Mittel- und Osteuropa leitet: „Wir skalieren gerade unsere Produktion hoch.“ Die Philosophie des 2017 gegründeten Wasserstoffpioniers beschreibt er folgendermaßen: „Wir starten klein, lernen, wachsen, lernen wieder, wachsen weiter und skalieren dann auf.“ Nachdem das Unternehmen in Frankreich mit einer Elektrolysekapazität von einem Megawatt begonnen habe, liege die nun bei 10 MW.
Zurzeit sind sechs Produktionsanlagen für grünen Wasserstoff geplant bzw. im Bau: Drei in Frankreich, drei in Deutschland. „Und es werden immer mehr.“ Eine 10-MW-Anlage befindet sich in der niedersächsischen Hafenstadt Brake (Unterweser) im Bau. Dort sollen jährlich bis zu 1.150 Tonnen an grünem H2 erzeugt werden, das an regionale Kunden aus dem Industrie- und Mobilitätssektor geht. Den Bezug von Grünstrom hat sich das Unternehmen durch langfristige Stromverträge (PPA) mit Betreibern von Windparks und Photovoltaikanlagen gesichert.
Eine weitere 10-MW-Anlage ist seit Herbst 2023 in Schwäbisch Gmünd, Baden-Württemberg, im Bau und soll in der zweiten Hälfte dieses Jahres in Betrieb gehen – mit einer Produktion von bis zu vier Tonnen grünem Wasserstoff pro Tag. Noch in der Entwicklung ist der Plan, bis 2029 eine 800-MW-Anlage im vorpommerschen Lubmin in Betrieb zu nehmen, die auf dem Gelände des stillgelegten Atomkraftwerks errichtet werden soll. Der künftig dort erzeugte Wasserstoff könnte nach Angaben von Lhyfe in das entstehende Wasserstoffnetz eingespeist werden.
Ameisensäure als H2-Speicher Auch außerhalb der Halle 13 ging es viel um Wasserstoff. An manchen Ständen sah es aus wie in einem Chemielabor, mit blubberndem Wasser in Glasgefäßen oder einer trüben Nährflüssigkeit in transparenten Bioreaktoren. Damit zeigte Festo in Halle 7 seine neueste Errungenschaft in Sachen H2-Speicherung: die sogenannte BionicHydrogenBattery (s. Abb. 7). Darin enthalten sind Bakterien aus dem zentralafrikanischen Kivusee, die in einem natürlichen Prozess Wasserstoff in Ameisensäure umwandeln. In dieser chemisch gebundenen Form lässt sich Wasserstoff vergleichsweise einfach speichern und transportieren. Und auch klimafreundlicher, denn ein energieintensives Komprimieren entfällt ebenso wie das Kühlen auf -253 °C, um Wasserstoff zu verflüssigen. Die Bedingungen, unter denen die Mikroorganismen ihren Dienst tun, sind moderat: Sie brauchen eine Temperatur von 65 °C und einen Druck von 1,5 bar.
Abb. 7: Der Kultivierungsreaktor der BionicHydrogenBattery von Festo
Normalerweise leben die Bakterien namens Thermoanaerobacter kivui im Schlamm unter Sauerstoffabschluss (anaerob). Sie besitzen ein Enzym, mit dem sie Wasserstoff und Kohlendioxid in Ameisensäure (CH2O2) umwandeln können. Zudem können sie den Prozess auch umkehren. Die Grundlagenforschung auf diesem Gebiet leistete das Team um Volker Müller, Professor an der Goethe-Universität Frankfurt und Leiter der Abteilung Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik, mit dem das Bionic-Projektteam von Festo nach eigenen Angaben eng zusammenarbeitet.
Das Spannende an diesem biologischen Prozess sei aus ökonomischer Sicht nicht nur die Geschwindigkeit der Reaktion, sondern auch, dass die Bakterien als Katalysatoren fungieren: „Sie werden nicht verbraucht“, erklärt das auf Automatisierungstechnik spezialisierte und weltweit tätige Unternehmen, das 1925 in Esslingen gegründet wurde. „Der Prozess lässt sich mit genügend Regenerationsphasen beliebig wiederholen – ganz im Sinne eines Kreislaufs.“ Da die Reaktion in beide Richtungen ablaufen kann, sind Bakterien dieser Art in der Lage, Ameisensäure am Zielort wieder in Wasserstoff und Kohlendioxid zu zerlegen. CO2 kann dann zum Beispiel in der Getränkeindustrie eingesetzt werden.
Positives Fazit Auf der Abschluss-Pressekonferenz zog Jochen Köckler erwartungsgemäß eine positive Bilanz: Mehr als 130.000 Besucher aus über 150 Ländern trafen auf 4.000 Aussteller aus 60 Ländern. 40 Prozent der Besucher kamen aus dem Ausland: die meisten aus China und den benachbarten Niederlanden, dann folgten die USA, Korea und Japan. Gunnhild Brumm von der norwegischen Wirtschaftsförderungsorganisation Innovation Norway freute sich über gute Geschäfte und Vertragsabschlüsse: „Kurz gesagt: Es hat sich super gelohnt! Es war ein richtiger Boost für uns. Wir kommen gerne wieder.“ Natürlich nicht noch mal als Partnerland, denn das ist im nächsten Jahr Kanada.
„Wir legen den Grundstein für die H2-Wirtschaft der Zukunft. […] Bei künstlicher Intelligenz (KI) ist die Geschwindigkeit an einigen Stellen zu hoch, bei Wasserstoff brauchen wir unbedingt mehr Tempo.“ Dr. Jochen Köckler, Vorstandsvorsitzender Deutsche Messe
KI und Wasserstoff stehen im Fokus der diesjährigen Hannover Messe. Die Messevorschau der HZwei zeigt, was an Neuem auf der Hannover Messe und insbesondere der Hydrogen + Fuel Cells Europe zu sehen ist.
Die industrielle Transformation hin zur Klimaneutralität nimmt immer mehr Fahrt auf. Daher steht auch auf der Hannover Messe dieses Jahr die Dekarbonisierung der Industrie im Mittelpunkt des Interesses. Der Energiewirtschaft kommt dabei die entscheidende Rolle zu. Dabei fußt die Transformation auf zwei Treibern: künstlicher Intelligenz (KI) und Wasserstoff. Denn klar ist, dass ohne eine Wasserstoffwirtschaft keine klimaneutrale Industrie denkbar ist.
Über 500 Aussteller zum Thema Wasserstoff werden auf der Hannover Messe 2024 vertreten sein. Die meisten davon im Rahmen der Hydrogen + Fuel Cells Europe in Halle 13. Auch das diesjährige Partnerland Norwegen mit seinem Motto „Pioneering the Green Industrial Transition“ stellt die kohlenstoffneutrale Produktion und neue digitale Lösungen auf seinem Wasserstoffpavillon (Stand D30) in den Fokus. Ebenfalls im Zeichen der Wasserstoffwirtschaft steht die norwegisch-deutsche Energiekonferenz „Renewable Dialogue – North Sea Energy Hub“, die am 23. April 2024 im Convention Center stattfindet. Diese Konferenz will insbesondere Geschäftsmodelle der H2-Wirtschaft konkretisieren. Wasserstoff ist auch ein zentraler Baustein der Arena zur All Electric Society. Diese Arena ist direkt angegliedert an den ZVEI-Stand in der Mitte der Halle 11, Stand B58
Welche Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle die Wasserstoffwirtschaft heute schon anbietet, werden die Aussteller der Hydrogen + Fuel Cells Europe zeigen. Wichtige Akteure und Neuheiten stellt HZwei in dieser Messevorschau vor.
Brennstoffzellentechnik
Die Proton Motor Fuel Cell GmbH präsentiert auf der Hydrogen + Fuel Cells Europe ihr Brennstoffzellensystem HyModule S4. Es ist für stationäre Anwendungen in Wohnhäusern, kleinen Industriekomplexen sowie als Notstromversorgung und Off-Grid-Stromversorgung gedacht. Das Gerät bietet einen niedrigeren Leistungsbereich von 4,1 kWel und einen Ausgangsspannungsbereich von 28 bis 55 VDC. Der H2-Versorgungsdruck beträgt 1,5 bis 7 bar. Das HyModule S4 verwendet die flüssigkeitsgekühlte BZ-Technologie HyStack 200 von Proton Motor und ist in einer Umgebungstemperatur von 5 bis 40 °C einsetzbar.
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Abb. 2: Das BZ-System HyModule S4 für stationäre Anwendungen, Proton Motor, Halle 13, Stand E34
Der Automobilkonzern Honda kommt mit dem Prototyp seines neuen Brennstoffzellenmoduls nach Hannover. Das Modul ist für H2-Pkw, Nutzfahrzeuge, Baumaschinen und stationäre Stromerzeuger konzipiert. Die Brennstoffzelle in kompakten Abmessungen verfügt über eine hohe Ausgangsleistung und eine schnelle Startzeit, selbst in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen. Für die Anwendung in Schwerlast-Nutzfahrzeugen hat Honda bereits gemeinsam mit Isuzu Motors damit begonnen, den Brennstoffzellenantrieb der nächsten Generation zu testen. Ein Prototyp ist schon auf öffentlichen Straßen unterwegs. Die Einführung eines Serienmodells ist für das Jahr 2027 geplant.
Abb. 3: Das BZ-Modul FCS-26 von Honda ist auch als saubere und leise Notstromquelle geeignet, Honda, Halle 13, Stand C56, Foto: Honda
SFC Energy, Hersteller von Wasserstoff- und Methanol-Brennstoffzellen, hat die Leistungsklasse seiner mobilen Lösung efoy H2Genset erweitert. Die mobile Lösung ist als Alternative zu herkömmlichen Dieselgeneratoren gedacht. Sie kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. auf Baustellen, bei Events, auf Festivals und in abgelegenen Standorten mit temporärem Strombedarf.
Abb. 4: Mobiles Brennstoffzellengerät für den Einsatz auf Baustellen oder Festivals, Foto: SFC Energy, SFC Energy, Halle 13, Stand C04
Ballard Power Systems hat in diesem Jahr keine eigene Präsenz auf der Hannover Messe. Das Unternehmen ist jedoch Teil einer kanadischen Delegation, die an einer gemeinsamen Präsentation von über 300 Ausstellern aus 25 Ländern auf dem Gebiet der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie beteiligt ist. Derzeit werden weltweit fast 4.000 Lkw und Busse mit Brennstoffzellen von Ballard betrieben (s. auch S. 61). Die Brennstoffzellen werden auch in mehreren Wasserstoffschiffen, Zügen und Wasserstoffprojekten mit globalen Partnern eingesetzt. Auf der Hannover Messe wird Ballard im kanadischen Pavillon zeitweise mit einem Experten für Brennstoffzellentechnologie vertreten sein.
Ballard Power, Halle 13, Stand D40
Wasserstoffbereitstellung
AEG Power Solutions stattet Wasserstoffanlagen mit Gleichstromversorgungssystemen aus. Die Elektrolyseur-Stromversorgung des Unternehmens soll stabilen Strom und Leistung über einen weiten Spannungsbereich bieten. Sie eignet sich für die Produktion von grünem Wasserstoff mit schwankenden erneuerbaren Energiequellen, da diese Elektrolyseur-Stromrichter eine hohe Gleichstromdynamik und eine hohe Effizienz bei der Netzkonformität auch im Teillastbetrieb bieten. Um den Platzbedarf, die Installationszeit und die Kosten zu reduzieren, bietet AEG Power Solutions skalierbare Plug-&-Play-Lösungen an. Diese Lösungen können bis zu acht DC-3-Module parallel umfassen, die bis zu 16 MW, 1.500 VDC und 25,6 kADC liefern.
Abb. 5: Die Plug & Play-Elektrolyseur-Stromversorgung umfasst bis zu acht DC-3-Module, Foto: AEG Power Solutions, AEG Power Solutions, Halle 13, Stand B45
Das Unternehmen Siqens hat eine elektrochemische Wasserstoffseparations-Technologie (EHS) entwickelt. Anders als bei der Elektrolyse von Wasser will das Unternehmen damit Wasserstoff aus Biogas, Methanol oder Methan gewinnen. Das EHS-Verfahren erlaubt laut Hersteller auch die Separation von Wasserstoff aus natürlichen Vorkommen. Eine weitere Anwendung ist die Abtrennung von Wasserstoff, der über das Erdgasnetz transportiert wird.
Abb. 6: Das EcoCabinet von Siqens. Foto: Siqens, Siqens, Halle 2, Stand A42
Brennstoffzellen- und Elektrolyseurkomponenten
Der neue Befeuchter HumidiPower von Pentair ist für PEM-Brennstoffzellen konzipiert. Er fungiert als Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher. Das Gerät verfügt laut Hersteller über ein patentiertes, spiralförmig gewickeltes Hohlfaserdesign, um eine effiziente Feuchtigkeitsübertragung an Luft und andere Gase zu gewährleisten. Ein geringer Druckabfall soll den Energieverbrauch minimieren. Die Ableitung der Feuchtigkeit aus dem Abgas der Brennstoffzelle dient der Wiederverwendung im Spülgas.
Abb. 7: Der HumidiPower sorgt für ausreichend Feuchtigkeit in der PEM-Brennstoffzelle, Foto: Pentair, Pentair, Halle 13, Stand F46
Parker Hannifin zeigt auf seinem Stand die neuesten Entwicklungen im Bereich der Brennstoffzellentechnologie. An einem interaktiven Tisch können Besucher einen Blick in einen Elektrolyseurbehälter werfen und darin Komponenten von Parker suchen. Neu ist der horizontale Gasfilter Peach Gemini PuraSep. Der Filter enthält zwei Stufen und jeweils zwei Trommeln. Die obere Trommel dient der Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten, während die untere Trommel die Flüssigkeit auffängt. Ein Teil der Feststoffe fließt in die untere Trommel unterhalb der ersten Stufe, aber der größte Teil der Feststoffe sammelt sich auf den Elementen und auf dem Boden des oberen Fasses der ersten Stufe. Ebenfalls neu ist ein Befeuchter für BZ-Fahrzeuge und die H70-08-HRS-Schläuche für H2-Anwendungen.
Abb. 8: An einem interaktiven Tisch können Besucher einen Blick in einen Elektrolyseur-Behälter werfen und darin Komponenten von Parker suchen Foto: Parker Hannifin, Parker Hannifin, Halle 13, Stand C55
Fischer Fuel Cell Compressor aus der Schweiz stellt Luftkompressoren für Brennstoffzellensysteme her. Deren besondere Lagertechnik soll eine hohe Leistung und Effizienz auch dann ermöglichen, wenn das Brennstoffzellensystem in großen Höhen operiert. Daher finden die Kompressoren neben den klassischen BZ-Anwendungen in Fahrzeugen, Zügen, Schiffen oder stationären Einheiten auch in der Luftfahrt ihren Platz. Die Geräte befinden sich nicht nur im Prüfbetrieb, sondern sind im mehrstündigen Flugeinsatz. Das Unternehmen hat zudem seine Produktionskapazität auf jährlich 5.000 Einheiten erweitert.
Abb. 9: Kompressoren von Fischer sind auch für die Luftfahrt geeignet, Foto: Fischer Fuel Cell Compressor, Fischer Fuel Cell Compressor, Halle 13, Stand E46
Auch der dänische Spezialist für BZ-Kompressoren Rotrex präsentiert einen neuen Luftkompressor. Der EK40CT-2429 verfügt über eine zusätzliche Turbinen-/Expander-Ausstattung. Dieser neue Kompressor soll sich für stationäre, maritime und luftfahrttechnische Anwendungen mit großen Brennstoffzellenstapeln mit bis zu 400-kW-Ausgangsleistung eignen.
Abb. 10: Der neue Brennstoffzellenkompressor von Rotrex, Foto: Rotrex, Rotrex, Halle 13, Stand C15
Das Schweizer Unternehmen Celeroton Fuel Cell entwickelt und produziert ultrahochdrehende Turbokompressoren und Antriebssysteme für Brennstoffzellenanwendungen. Alle BZ-Kompressoren von Celeroton sind mit eigens entwickelten Gaslagern ausgestattet, die eine hohe Effizienz, einen ölfreien Betrieb und eine lange Lebensdauer ermöglichen sollen. Mit dem CTi-1100 präsentiert das Unternehmen die zweite Generation des Turbokompressors mit integriertem Inverter für Intralogistik, Range Extender, stationäre Anlagen und Drohnen. Ebenfalls neu ist der CTi-2001 mit integriertem 80-V-Wechselrichter, der für Intralogistik- und Off-Road-Anwendungen gedacht ist.
Zudem baut Celeroton Fuel Cell seine Produktpalette für Anwendungen mit höherer Leistung weiter aus. Der neue Turbokompressor CTE-4000 in Verbindung mit dem Wechselrichter CC-4000 soll die Luftversorgung für Brennstoffzellen mit 100 bis 200 kW Nettoleistung bereitstellen. Das neue System wird mit einem optionalen Turbinenexpander und mehreren aerodynamischen Varianten ausgestattet sein.
Abb. 11: Turbokompressor mit 100 bis 200 kW Nettoleistung, Quelle: Celeroton Fuel Cell, Celeroton, Halle 13, Stand D49
PDC Machines aus den USA produziert Membrankompressionssysteme und Wasserstoffkompressoren. Über das neue Online-Portal MyPDCMachines können Kunden einen digitalen Betriebszwilling ihrer installierten PDC-Anlagen verwalten. Das Portal bietet den Zugriff auf wichtige Informationen wie den Gerätestatus, empfohlene Wartungspläne, Inbetriebnahmeberichte, Servicehistorie, Handbücher und Datenblätter. Zudem ermöglicht es die Bestellung von Ersatzteilen. Neu ist auch eine PDC-Toolbox, die Kunden beim Service und der Wartung von PDC-Kompressoren helfen soll.
Abb. 12: Zugang per QR-Code zum Online-Portal MyPDCMachines, Grafik: PDC Machines, PDC Machines, Halle 13, Stand E50/2
Der Gasanalyse-Spezialist Archigas aus Rüsselsheim präsentiert eine neuartige Messtechnologie zur feuchtigkeitsunabhängigen H2-Detektion. Dazu hat das Unternehmen in gemeinsamer Entwicklungsarbeit mit der Hochschule Rhein-Main das Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip technisch neu umgesetzt und mit Halbleitertechnologie kombiniert. Mit unter 30 Millisekunden soll der neue Sensor von Archigas eine besonders hohe Reaktionsgeschwindigkeit aufweisen. Kommt Kondensat in Kontakt mit Sensorik zur Gasanalyse, führt dies meist zu deren sofortiger Zerstörung. Daraus, dass Wasser an den verschiedensten Stellen der H2-Prozesskette auftreten kann, können Sicherheitslücken resultieren und hohe Kosten entstehen. Das spezielle Konstruktionsdesign des Messmoduls soll daher einem Kontakt von Kondensat mit der Sensorik effektiv entgegenwirken.
Abb. 13: Da Wasserstoff hochreaktiv ist, sollte seine Detektion über die ganze Prozesskette in Echtzeit erfolgen, Foto: Archigas, Archigas, Halle 13, Stand C16
Wasserstoffzapfsäulen
In diesem Jahr stellt Maximator Hydrogen seine neueste Generation von Wasserstoffzapfsäulen vor. Der Max Dispenser 1.5 verfügt über ein Multimedia-Display mit Touchfunktion, Mikrofon, Lautsprecher und NFC-Reader zur direkten Bezahlung. Das ermöglicht es den Nutzenden, eine genaue Betankungsanleitung zu erhalten und den Befüllstatus ihres Fahrzeuges zu sehen. Gleichzeitig dient das Display als Schnittstelle zum 24/7-Support, der Anwendern bei Fragen jederzeit zur Verfügung steht.
Dank der eingebauten Neigungserkennung wird der Dispenser bei Gefahrensituationen, wie z. B. beim Aufprall eines Fahrzeugs, in einen sicheren Zustand versetzt. Der H2-Zufluss wird gestoppt, das Entlastungsventil geöffnet und der Dispenser wird stromlos geschaltet. Die Zapfsäule kann Pkw und Schwerlastfahrzeuge mit 700 bar oder 350 bar befüllen.
Abb. 14: Dank der eingebauten Neigungserkennung wird der Dispenser bei Gefahrensituationen in einen sicheren Zustand versetzt> Foto: Maximator Hydrogen, Maximator Hydrogen, Halle 13, Stand C26
Auch Linde stellt auf der Hydrogen + Fuel Cells Europe eine neue Wasserstoffzapfsäule vor. Der HyQ-Dispenser soll eine hohe Leistung bei der H2-Betankung bieten. Darüber hinaus soll er energieeffizient, sehr leise und für Wartungsarbeiten optimiert sein.
Abb. 15: Kartenzahlung an der neuen Linde-Wasserstoffzapfsäule, Foto: Linde, Linde, Halle 13, Stand D55/1
Komponenten für Wasserstoffzapfsäulen
Norgren bietet unter seiner Marke Buschjost jetzt H2-Hochdruck-Magnetventile mit FM-zugelassenen Spulen für den nordamerikanischen Markt an. Damit kann das Unternehmen nun Kunden bedienen, die Wasserstofftankstellen oder Wasserstofflager für Korea, China, Europa oder die USA bauen. Die Ventile sind für einen Druck bis 1.050 bar ausgelegt.
Neu sind auch Sauerstoff-Magnetventile und -Regler, die das Unternehmen speziell nach den Industriegasnormen für Elektrolyseanwendungen entwickelt hat. Zudem bietet das Unternehmen elektrische Hochdruck-Proportionalregler für Wasserstoffzapfsäulen an.
Abb. 16: Hochdruck-Magnetventil mit FM-zugelassenen Spulen für den nordamerikanischen Markt Foto: Norgren, Norgren, Halle 13, Stand E13
Auch Eugen Seitz aus der Schweiz kommt mit einem neuen Magnet-Hochdruckventil für Wasserstoffanwendungen nach Hannover. Das Ventil verfügt über eine integrierte Stellungsanzeige und soll somit eine optimale Systemzustandsinformation gewährleisten.
Abb. 17: Das neue H2-Magnet-Hochdruckventil mit Stellungsanzeige, Grafik: SeitzValve, Eugen Seitz, Halle 13, Stand D50
Bürkert stellt bei seinem Messeauftritt die neue Spulentechnologie Kick and Drop in den Mittelpunkt. Diese Technologie soll in Ventilen bis zu 80 Prozent Energieeinsparung, 45 K geringere Eigenerwärmung und 200 Prozent mehr Schaltdruck im Vergleich zu herkömmlichen Spulen erreichen. Die Kick-and-Drop-Spule ist mit einer Doppelwicklung mit Anzugs- und Haltewicklung ausgestattet. Bei der Kick-and-Drop-Elektronik wird durch einen hohen Stromimpuls die Spule übererregt. Dadurch wird die benötigte Anzugskraft, welche das Ventil zum Öffnen benötigt, erzeugt. Nach rund 500 Millisekunden schaltet die Kick-and-Drop-Elektronik in einen energiesparenden Haltebetrieb. Dabei wird die Leistungsaufnahme drastisch gesenkt.
Abb. 18: Kick-and-Drop-Spule von Bürkert, Foto: Bürkert, Bürkert, Halle 13, Stand C30
Forschung
Das DLR-Institut für Technische Thermodynamik ist auf der Hydrogen + Fuel Cells Europe mit den Abteilungen für Energiesystemintegration und Elektrochemische Energietechnik vertreten. Das Institut entwickelt elektrochemische Reaktoren auf der Basis von Protonen-Keramiken. Protonen-Keramik-Brennstoffzellen betreibt man bei Temperaturen zwischen 400 und 600 °C. Die Elektrodenkonfiguration trennt die Dampfzufuhr von der Wasserstoffproduktion und verhindert so eine Verdünnung der beiden Ströme. Diese neuartigen Zellen sind vielseitig: Sie können elektrochemisch komprimierten Wasserstoff liefern, sie können die Protonierung von Molekülen wie CO oder CO2 in wertvolle Rohstoffe ermöglichen und sie können gleichzeitig als konventionelle Brennstoffzelle zur Energieversorgung eingesetzt werden.
In dem H2Mare-Teilprojekt PtX-Wind erforscht das DLR die Offshore-Produktion von grünem Wasserstoff und Power-to-X-Produkten. Auf der Messe stellt das Forschungsinstitut dazu die transportable Plattform XPlore vor. Diese dient der Untersuchung verschiedener Elektrolysetechnologien in Koppelung mit unterschiedlichen Synthesetechnologien.
Abb. 19: Die transportable Plattform XPlore dient für Offshore-Tests, Grafik: DLR (basierend auf CAD von TUB-EBMS) DLR, Halle 13, Stand B36
Das Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) legt bei seiner diesjährigen Messepräsenz den Schwerpunkt auf die Themen Elektrolyse und Wasserstoffderivate. Das Forschungsinstitut zeigt das Modell eines Ammoniak-Cracking-Reaktors, der in einem 3D-Metalldruck hergestellt wurde. Auch ein maßstäbliches Modell der zugehörigen Cracker-Anlage für mobile Einsätze wird zu sehen sein. Die Anlage wurde für eine Segeljacht konzipiert und inzwischen als Teil eines kompletten Ammoniak-Schiffsantriebs in der Sportjacht Ammonia Sherpa installiert.
Abb. 20: Ammoniak-Cracker-Anlage zum Einsatz auf einer Segeljacht, Grafik: ZBT
Die Elektrolyse-Abteilung der Duisburger präsentiert in Hannover neue edelmetallfreie Membran-Elektrodeneinheiten und stellt Methoden zur Qualitätskontrolle von PEM-Elektrolyseuren vor. Im Bereich der Materialqualifizierung zeigt das ZBT Methoden zur Charakterisierung und Detektion von Schadensphänomenen an Brennstoffzellenkomponenten wie Membran-Elektrodeneinheiten oder Beschichtungen von Bipolarplatten.
ZBT, Halle 13, Stand E40
Das Fraunhofer ISE präsentiert in Hannover eine AEM-Laborelektrolysezelle. Diese ist eine Weiterentwicklung des PEM-Elektrolysezellen-Designs und soll der präzisen Charakterisierung und Qualifizierung verschiedener Komponenten wie Membranen, poröser Transportschichten und Katalysatoren dienen. Dies geschieht bei Drücken bis etwa 10 bar, erhöhten Stromdichten von über 5 A/cm² und unter präziser Temperaturkontrolle durch eine integrierte Heizung. Das Institut bietet zudem Kunden Messdienstleistungen für PEM- und AEM-Elektrolyseure und eine Analyse der Messergebnisse an, um Möglichkeiten zur Verbesserung der Kundenprodukte aufzuzeigen.
Auch ein neues Design von Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) für die Elektrolyse und mobile Brennstoffzellen, die im Siebdruck- oder Schlitzdüsenverfahren mit kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt wurden, ist Teil des Messeauftritts.
Abb. 21: Am Fraunhofer ISE entwickelte AEM-Laborelektrolysezelle (4cm²) zur Vermessung der Katalysatoren unter industrierelevanten Bedingungen und unter Integration von externen Magnetfeldern Foto: Fraunhofer ISE, Halle 13, Stand C41
Auf der diesjährigen Hannover Messe stellt das Fraunhofer IMM auf dem Fraunhofer-Gemeinschafsstand eine kompakte Anlage zur Ammoniakspaltung vor. Diese kann zur dezentralen Bereitstellung von Wasserstoff, etwa für Wasserstofftankstellen, dienen. In maritimen Anwendungen kann eine solche Anlage die Versorgung von Brennstoffzellen mit Wasserstoff oder die Zufuhr von zündfähigem „Spaltgas“ für Schiffsmotoren leisten.
Thema auf der Sonderausstellungsfläche der Hydrogen + Fuel Cells Europe sind Power-to-Gas-Verfahren wie die Methanisierung in kompakten, mikrostrukturierten Reaktoren. Zudem stellt das Fraunhofer IMM Reformersysteme vor, mit denen Wasserstoffträger wie Methanol, Ethanol und synthetische Kohlenwasserstoffe für die wasserstoffbasierte stationäre und mobile Energieversorgung genutzt werden können. Für diese Reformersysteme entwickelt das Institut Katalysatoren und katalytische Beschichtungen für Mikrostrukturen.
Abb. 22: Die auf Ammoniak und Methanol basierten Systeme zur stationären und dezentralen Energieversorgung sind in Halle 2, Stand B24 zu sehen Foto: Fraunhofer IMM, Fraunhofer-Gemeinschafsstand, Halle 2, Stand B24, Fraunhofer IMM, Halle 13, Stand C47/1, Sonderausstellungsfläche
Maschinenbau
Der Sondermaschinenbauer Graebener Maschinentechnik präsentiert eine Presse für die Herstellung von alkalischen Elektrolyseur-Stacks. Der aus Bipolarplatten bestehende, vormontierte Stack wird zunächst in die Maschine eingefahren. Dort wird er auf eine definierte Höhe zusammengedrückt, bis innerhalb des Stacks ein bestimmter Druck erreicht ist. Dieser Druck muss dann unverändert über mehrere Stunden aufrechterhalten werden. In dieser Zeit kann man den Stack mithilfe weiterer Verfahren allen notwendigen technischen Prüfungen unterziehen.
Die Stack-Presse für Elektrolyseure verfügt über eine Kraft von 800 Tonnen und kann Stacks mit einer maximalen Höhe von etwa 3 m, einem maximalen Durchmesser von 1,60 m und einem Gewicht von bis zu 12 Tonnen aufnehmen. Um während des Betriebs Montagearbeiten bei maximaler Sicherheit gewährleisten zu können, wurde bewusst auf einen hydraulischen Antrieb verzichtet. Stattdessen erfolgt das Zusammendrücken des Stacks innerhalb der Presse mit sechs servomotorisch angetriebenen Spindeleinheiten. Diese werden im Gleichlaufverfahren betrieben und sollen damit eine besonders homogene Komprimierung des Stacks ermöglichen.
Abb. 23: Die neue Stack-Presse für Elektrolyseure, Foto: Graebener Maschinentechnik, Graebener Maschinentechnik, Halle 13, Stand E42
Der Laserschweißspezialist AWL-Techniek Holding aus den Niederlanden entwickelt Laserschweißgeräte und komplette Fertigungsstraßen für Bipolarplatten. Die neue Laser-Mikroschweißzelle kann laut Hersteller einen Fokus von 0,052 mm erreichen und damit in Hochgeschwindigkeit schweißen. Damit gelinge das anspruchsvolle Verschweißen der hauchdünnen Bipolarplatten.
Abb. 24: Im Experience Center hat AWL eine Versuchslage aufgebaut, die auch eine automatisierte Qualitätskontrolle der Bipolarplatten ermöglicht Foto: AWL, AWL-Techniek, Halle 13, Stand F49
Das belgische Unternehmen Borit ist auf die Umform-, Schneid-, Schweiß- und Versiegelungstechnologien spezialisiert, die für die Herstellung von Bipolarplatten aus Metall für Brennstoffzellen und Zwischenverbindungen für Elektrolyseure erforderlich sind. Der Trend bei Bipolarplatten geht laut Borit zu immer dünneren Materialien in der Größenordnung von 50 bis 100 Mikrometern, um Gewicht einzusparen. Borit entwickelt die geeigneten Technoligien für solche Materialien.
Abb. 25: Bipolarplatten von Borit, Foto: Borit, Borit, Halle 13, Stand C19
Maceas, eine 100-prozentige Tochter von Worthmann Maschinenbau, fokussiert sich auf die Helium-Dichtheitsprüfung im Vakuum und unter Atmosphäre sowie auf die Ultraschall-Gasblasen-Detektion im Wasserbad. Das Unternehmen ist in den Bereichen Wasserstoff, Elektrolyse, Brennstoffzelle und Batteriekomponenten sowie Wärmespeichertechnologie aktiv. In Hannover zeigt das Unternehmen eine neue vollautomatische Helium-Vakuum-Dichtheitsprüfanlage für metallische und graphitische Bipolarplatten.
Abb. 26: Neue Anlage von Maceas zur Dichtheitsprüfung von Bipolarplatten, Foto: Maceas GmbH, Maceas, Halle 13, Stand E53/1
Katalysatoren und Membranen
Pajarito Powder hat eine neue Produktionsanlage für Katalysatoren in Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Stacks an seinem Hauptsitz in Albuquerque im US-Bundesstaat New Mexico aufgebaut. Das Unternehmen nutzt Platingruppenmetalle in seinen Katalysatoren, um eine hohe Leistung und eine gute Stabilität und Haltbarkeit zu erreichen. Mit der neuen Produktionsanlage hat Pajarito Powder das Produktionsvolumen für BZ-Katalysatormaterial verdreifacht und die hauseigene Fertigung von Katalysatoren für die Herstellung grünen Wasserstoffs verdoppelt.
Abb. 27: Neue Produktionsanlage für wesentlich höhere Kapazität, Grafik: Pajarito Powder, Pajarito Powder, Halle 13, Stand A40
Der chinesische Hersteller Anhui Contango New Energy Technology zeigt in Hannover eine großformatige katalysatorbeschichtete Membran (CCM) auf verschiedenen PEM-Varianten. Die CCM soll eine hohe Stromdichte und einen niedrigen Iridium- und Platinanteil aufweisen. Contango hat vergangenes Jahr etwa 20 MW CCM an große chinesische Wasserelektrolyseure geliefert. Auch für europäische Kunden ist das Produkt laut Anbieter interessant.
Anhui Contango New Energy Technology, Halle 13, Stand A21
Carbon Energy Technology aus China produziert Kompositmembranen. Das neue Produkt des Unternehmens besteht aus einem organischen Polymer, Keramikpulver und einem Trägermaterial. Es gibt die Membranen in den Stärken 200 und 500 µm. Sie dienen der alkalischen Elektrolyse von Wasser, denn sie können effizient Wasserstoff und Sauerstoff trennen und den Elektrolyten passieren lassen.
Carbon Energy, Halle 13, Stand A42
Systemintegratoren, Betreiber und Berater
Die H2Apex mit Hauptsitz in Rostock/Laage stützt sich auf drei Säulen: Das Unternehmen ist als Systemintegrator für schlüsselfertige Wasserstoffprojekte und Mobilitätslösungen aktiv. Zudem produziert das Unternehmen grünen Wasserstoff. Die dritte Säule ist die Entwicklung und Fertigung von Druckgasspeichern zur Zwischenlagerung von Wasserstoff.
Abb. 28: Container mit H2-Druckgasspeichern, Grafik: H2Apex, H2Apex, Halle 13, Stand E49
Bis 2032 soll das Wasserstoffkernnetz in Betrieb gehen. Dazu sollen Erdgasleitungen auf Wasserstoff umgestellt werden und auch neue Wasserstoffleitungen entstehen. Gasnetzbetreiber Ontras bringt sich mit seinem H2-Startnetz in das Projekt ein. Es besteht unter anderem aus den beiden IPCEI-Projekten „Green Octopus Mitteldeutschland“ und „doing hydrogen“. Damit will Ontras den Grundstein für den effizienten und sicheren Wasserstofftransport in seinem Netzgebiet legen. Das ostdeutsche Unternehmen verbindet über seine Infrastruktur die gesamtdeutschen mit den europäischen Netzen – dem European Hydrogen Backbone. Über dieses soll in Skandinavien produzierter Wasserstoff nach Deutschland gelangen.
Abb. 29: Das Ontras-H2-Startnetz besteht aus den Projekten „Green Octopus Mitteldeutschland“ und „doing hydrogen“ Bild: ONTRAS H2-Startnetz, Grafik: Ontras, Ontras, Halle 13, Stand D10
Siemens verfügt über Expertise in der gesamten H2-Wertschöpfungskette. Das Unternehmen stellt diese Expertise OEM-Herstellern, Generalunternehmern, Anlagen-Betreibern, aber auch Regierungen und Kommunen bei der Umsetzung von Wasserstoffprojekten zur Verfügung. Das beginnt bei der Finanzierung und geht über das Konzeptdesign und den Aufbau bis hin zum Betrieb von Wasserstofferzeugungsanlagen und PtX-Projekten. Siemens sieht seine Stärken in den Bereichen Digitalisierung, Automatisierung und Elektrifizierung.
Siemens, Halle 13, Stand C36
Das Beratungsunternehmen PGUB Management Consultants ist in Hannover auf dem Hzwo-Gemeinschaftsstand Sachsen vertreten. PGUB berät den schwedischen Brennstoffzellenhersteller FCT Sweden. Unter dem Namen Protonik GmbH soll ab April ein eigenständiges Wasserstoff-Beratungsunternehmen aktiv werden. Dieses ist ebenfalls auf dem Gemeinschaftsstand Sachsen sowie auf dem Stand der hessischen Landesenergieagentur (LEA) zu finden.
Gut 450 Teilnehmer haben sich am 19. und 20. Februar 2024 auf der Fachkonferenz H2 Forum in Berlin getroffen, um sich über innovative H2-Technologien, Strategien für den Markthochlauf und die dafür notwendigen regulatorischen Rahmenbedingungen auszutauschen. Weitere 1.000 Teilnehmer waren online zugeschaltet, trotz erheblicher Zeitverschiebung auch aus Ländern wie Indien oder den USA.
Eröffnet wurde die Veranstaltung per Video von Kadri Simson, EU-Kommissarin für Energie. Das zweitägige Programm stand unter dem Motto „Die Zukunft des Wasserstoffs vorantreiben“, wobei in diesem Jahr die Erzeugung des grünen Gases durch Elektrolyse sowie dessen Transport in Deutschland und Europa im Mittelpunkt standen. Auf dem H2 Forum waren unter anderem Vertreter von E.on, Enapter, EWE, Linde, FNB Gas und der H2Global Foundation vertreten. Sie diskutierten über die Rolle von Wasserstoff bei der Defossilisierung des Wirtschaftssystems. Philipp Steinberg vom Bundeswirtschaftsministerium erläuterte die verschiedenen Phasen des Aufbaus des Wasserstoff-Kernnetzes in Deutschland.
Ein Gefühl von Aufbruch und Zuversicht wehte durch die hohen Räume des Estrel Congress Centers, als Akteure aus Politik, Industrie und Energiewirtschaft über ehrgeizige H2-Projekte im In- und Ausland sprachen. Beflügelnd wirkte auch, dass die EU-Kommission wenige Tage zuvor eine Reihe von IPCEI-Projekten genehmigt und damit für die beteiligten Unternehmen eine zum Teil jahrelange Hängepartie beendet hatte. Auch die Klimaschutzverträge und die Auktionen der Europäischen Wasserstoffbank lassen nach Aussagen von Wirtschaftsvertretern hoffen.
Spanien: Megawatt-Elektrolyse in der Praxis
So berichtete Özlem Tosun, Projektmanagerin für grünen Wasserstoff bei Iberdrola Deutschland, von den Erfahrungen mit einer 20-MW-Elektrolyseanlage, die derzeit als die größte in Europa gilt. „Ich hoffe, dass es nicht dabei bleibt“, fügte sie mit Blick auf den notwendigen Markthochlauf für grünen Wasserstoff hinzu. Der spanische Energiekonzern, hierzulande vor allem als Betreiber von Windparks in der Ostsee bekannt, hatte die Anlage in Puertollano im Mai 2022 in Anwesenheit des spanischen Königs in Betrieb genommen. Die Stadt mit knapp 50.000 Einwohnern liegt rund 250 Kilometer südlich von Madrid. Der Strom für die Wasserstoffproduktion stammt aus einem wenige Kilometer entfernten 100-MW-Photovoltaikpark und fließt über ein unterirdisches Kabel in die Produktionshalle, in der 16 Elektrolyseure à 1,25 MW ihre Arbeit verrichten. Diese produzieren jährlich bis zu 3.000 Tonnen grünen Wasserstoff, der in turmhohen Drucktanks bei 60 bar zwischengespeichert wird. Die Elektrolyseanlage steht neben der Düngemittelfabrik Fertiberia und deckt derzeit zehn Prozent von deren Wasserstoffbedarf, wodurch nach Angaben von Iberdrola 48.000 Tonnen CO2 eingespart werden.
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„Aber das ist erst der Anfang“, betont Tosun. „In den kommenden Jahren will Iberdrola die Produktion mehr als verzehnfachen – auf 40.000 Tonnen bis 2027.“ Der Bedarf ist da, denn ansonsten nutzt Fertiberia für seine Ammoniaksynthese grauen Wasserstoff, der aus Erdgas gewonnen wird. Dass noch keine vergleichbare Anlage zur Produktion von grünem Wasserstoff im industriellen Maßstab in Betrieb ist, liegt auch daran, dass das Ganze nicht so einfach ist, wie es in den großen Plänen und Absichtserklärungen der Unternehmen klingt. „Es lief nicht von Anfang an rund“, räumt Özlem Tosun ein. „Im Gegenteil, wir hatten viele Probleme. Aber dadurch haben wir auch viel gelernt und konnten vieles verbessern. Nicht nur technisch, sondern auch wirtschaftlich.“ Einer der wichtigsten Punkte sei gewesen, die Effizienz der Stromnutzung zu optimieren. Dazu habe beigetragen, dass die Leistung und der Wirkungsgrad der Elektrolyseure immer weiter gesteigert werden konnten.
Insgesamt seien die praktischen Erfahrungen in Puertollano wichtig gewesen, „um die Anlage skalieren zu können“. Was die Produktion des klimaneutralen Energieträgers im großen Stil angeht, sieht sich der internationale Energiemulti nicht nur als Vorreiter, sondern blickt auch optimistisch in die Zukunft. Denn Spanien will zunächst selbst unabhängig von fossilen Brennstoffimporten werden und dann erneuerbare Energien exportieren können. Kein Wunder also, dass Deutschland für Iberdrola „ein Schlüsselmarkt“ ist, wie Tosun sagt, „vor allem für grünen Wasserstoff“.
Fehlende Regulierung als Hemmschuh
Wie der Aufbau einer deutschen und europäischen Wasserstoffindustrie beschleunigt werden kann, war eines von vielen weiteren Themen der Konferenz. Wichtig sei es, Hemmnisse abzubauen – etwa fehlende Regulierung und Infrastruktur –, hieß es in einer Podiumsdiskussion. Solche Hürden, da waren sich die Referenten einig, sind neben den hohen Kosten für die H2-Produktion nach wie vor die entscheidenden Gründe, warum nicht wenige Unternehmen trotz positiver Machbarkeitsstudien mit der endgültigen Investitionsentscheidung noch warten. Wie weit Anspruch und Wirklichkeit beim Gas der Zukunft derzeit auseinanderklaffen, zeigen nicht zuletzt die folgenden Zahlen: Die Bundesregierung hat in den vergangenen Jahren das Ziel für die heimische Produktion von grünem Wasserstoff von ursprünglich drei auf zehn Gigawatt angehoben, installiert sind bislang aber gerade einmal 62 MW Erzeugungskapazität. Dass es also ein langer Weg ist, der aber auch schneller gegangen werden kann, zeigten weitere Praxisbeispiele.
„Verschwenden Sie nie wieder ein grünes Elektron!“
„Wussten Sie, dass wir allein mit dem Windstrom, der im ersten Halbjahr 2022 abgeregelt wurde, 1,5 Millionen Haushalte in Europa ein Jahr lang mit Strom hätten versorgen können?“ (Die Zahl bezieht sich auf durchschnittliche Haushalte mit einem Verbrauch von 3.500 kWh pro Jahr). Das war eine von mehreren Fragen, mit denen Alexander Voigt, Geschäftsführer von HH2E, seinen Vortrag begann. „Was können wir mit all den grünen Elektronen machen, die nur deshalb nicht erzeugt werden, weil das Stromnetz sie nicht aufnehmen kann?“ Seine Antwort, natürlich: Wasserstoff! Aber auch Hochleistungsbatteriespeicher, um Energie zur Stabilisierung des Stromnetzes anbieten zu können. So erklärte er das Geschäftsmodell des geplanten HH2E-Werks in Lubmin. Es werde überschüssigen Strom nutzen, um „zuverlässig und kostengünstig grünen Wasserstoff zu erzeugen“. Hinzu komme CO2-freie Wärme und bei Bedarf die Rückverstromung der „grünen Moleküle“.
Alexander Voigt, CEO von HH2E, nutzt künftig Überschussstrom in Lubmin (Foto: Monika Rößiger)
Damit könne die Anlage einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Industrie in Deutschland leisten und gleichzeitig die Energieversorgung unterstützen. Die endgültige Investitionsentscheidung werde in Kürze fallen, so Voigt, dann sei der Weg frei für den Baubeginn. Im Jahr 2026, so der Plan, soll die Energieerzeugung starten: Rund 100 Megawatt Gesamtkapazität in der ersten Ausbaustufe, verteilt auf einen 56-MW-Elektrolyseur und einen 40-MW-Batteriespeicher. Der Strom für die Elektrolyse kommt aus Offshore-Windparks in der Ostsee. Zu Beginn rechnen die Betreiber mit rund 7.200 Tonnen grünem Wasserstoff pro Jahr. Die Produktionskapazität der Anlage ist bis zu einem Gigawatt skalierbar. Lubmin, einst Umschlagplatz für russisches Erdgas, wird dann zum Zentrum für grünen Wasserstoff. Dieser kann in das bestehende Erdgasnetz eingespeist werden, das vom Nordosten der Republik bis in den Südwesten bei Stuttgart reicht.
Insgesamt präsentierten mehr als 40 Unternehmen aus der gesamten H2-Wertschöpfungskette ihre Lösungen und Produkte in der hohen Glashalle neben dem Konferenzsaal im Estrel Congress Center. Der organisatorische Rahmen des H2 Forums stimmte: In den Kaffeepausen sowie beim Mittag- und Abendessen war Zeit, um Kontakte zu knüpfen. An allen Tischen und Ständen wurde lebhaft diskutiert. Dass diesmal mehr Politiker anwesend waren als bei früheren Veranstaltungen, wurde laut Laura Pawlik, Sales Managerin des Veranstalters IPM, in den Rückmeldungen der Teilnehmer besonders hervorgehoben. Und auch, dass sich die Vertreter aus Politik und Verwaltung durchaus offen für weitere Förderungen gezeigt hätten.
Der Termin für die nächste Konferenz steht bereits fest: am 4. und 5. März 2025, wieder im ECC in Berlin. Schwerpunkte werden neben der Politik auch die regulatorischen Fortschritte in Deutschland und Europa sein.
Um eine funktionsfähige Wasserstoffwirtschaft zu etablieren, muss die gesamte Wertschöpfungskette adressiert werden. Dabei gilt es, sowohl die marktlichen und regulatorischen als auch die technischen Aspekte (Standardisierung) im Blick zu behalten. Auf der Veranstaltung gat 2023 im September in Köln bekam man einen Eindruck davon, wie intensiv die Branche an der Umsetzung arbeitet. Spannend sind hier unter anderem die Umstellpläne der Gasnetzbetreiber in Richtung klimaneutrale Gase. Die zweite Phase des sogenannten Gasnetzgebietstransformationsplans zeigt auch das große Interesse seitens Kommunen und Industrie.
Dr. Kirsten Westphal machte klar, wie man beim Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) die Zukunft auf dem Wärmemarkt sieht: „Anstelle von Erdgas werden zukünftig vor allem Wasserstoff und seine Derivate zum Einsatz kommen“, sagte das Mitglied der Hauptgeschäftsführung auf der Veranstaltung in Köln. Dabei werde der Wasserstoff sowohl aus heimischer Produktion als auch, zu erheblichen Anteilen, aus Importen stammen. Beim BDEW macht man sich keine Sorgen, dass es hier zu einer Mangelsituation kommt. „Die Studienlage zeigt, dass ausreichende Mengen an Wasserstoff verfügbar gemacht werden können“, konstatierte Westphal.
Allerdings benötigt der Hochlauf der Wasserstofferzeugung die richtigen Rahmenbedingungen. Dazu zählt die BDEW-Vertreterin neben der Beschleunigung und Stärkung des Ausbaus erneuerbarer Energien in Deutschland auch die schnelle Notifizierung der IPCEI-Projekte (IPCEI: Important Projects of Common European Interest) für Wasserstofferzeugung durch die EU, die dann Ende des Jahres tatsächlich erfolgte (s. S. 20), sowie weitere ergänzende Förderprogramme zur Erreichung des Elektrolyseziels von 10 GW im Jahr 2030.
Auf der Importseite fordert Westphal von der Politik die kurzfristige Vorlage einer Importstrategie ein. Zudem sollte auch die Finanzierung von Importprojekten durch Maßnahmen flankiert werden, etwa durch Hermesdeckungen oder Kapitalzuschüsse.
Aufbau eines funktionierenden H2-Handelsmarktes
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Ein Aspekt von besonderer Bedeutung ist jedoch, den Hochlauf der Wasserstofferzeugung in die Entwicklung eines Marktes einzubetten. In den verschiedenen Phasen werden hier jeweils andere politische Instrumente benötigt: zu Beginn mehr Steuerung und Förderung, später zunehmend Markt und weniger Förderung. Zielbild ist ein funktionierender Handelsmarkt, auf dem Wasserstoffmengen nach marktwirtschaftlichen Mechanismen effizient verteilt werden.
Doch was kennzeichnet das Zielbild des eingeschwungenen Wasserstoffmarkts? Dazu nannte die BDEW-Expertin in Köln ein ganzes Bündel an Kriterien:
Erzeugung und Handel von Wasserstoff und seinen Derivaten in Deutschland, der EU und global in ausreichenden Mengen
Die Kombination aus Langfristverträgen (insbesondere auf der Importstufe) mit wettbewerbsfähigen Preisen, die die aktuellen Marktbedingungen reflektieren, sowie zunehmend Spotlieferungen
Der Handel von Herkunftsnachweisen, Zertifikaten und Commodity auf einem einheitlichen, standardisierten europäischen Markt inkl. eines internationalen Anschlusses
Wettbewerb beim Zugang zum Endkunden sowie auf der Anbieterseite transparente Preissignale und hinreichende Marktliquidität
Eine voll funktionsfähige und umspannende Netzinfrastruktur. Ein diskriminierungsfreier Netzzugang für alle wettbewerblichen Akteure auf dem Wasserstoffmarkt. Der H2-Netzzugang basiert dabei im Grundsatz auf dem Entry-Exit-System.
Klimaneutraler Wasserstoff wird überall dort eingesetzt, wo Nachfrage besteht. Dabei richtet sich die Nachfrage nach dem Marktpreis.
Speicher sichern die Versorgungssicherheit für Wasserstoff sowie Derivate ab und eröffnen verschiedene Flexibilisierungen des Wasserstoffmarktes. Es gibt sowohl dezentrale Erzeugung und Abnahme als auch zentrale Speicher.
Bei all diesen Vorhaben sind laut Westphal eine transparente und integre Standardisierung sowie Zertifizierungen vonnöten, auch um eine Akzeptanz für Wasserstoff und seine Derivate zu schaffen, wozu es zudem einen stabilen Regulierungsrahmen braucht.
Standardisierung von besonderer Bedeutung
Das Etablieren von Standards ist auch aus der Sicht von Dr. Thomas Gößmann das Mittel der Wahl. Dabei gilt es laut dem Thyssengas-Chef zu berücksichtigen, dass die Genehmigungsbehörden mit dem Thema Wasserstoff bislang nur wenige Berührungspunkte und daher in den meisten Fällen noch keine Erfahrung haben.
Für das Exportland Deutschland sei die Verständigung auf internationale Standards von besonderer Bedeutung, konstatierte auf der gat auch die Ministerialdirigentin im Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Oda Keppler. Dies gelte unter anderem auch für die Qualitätskriterien für das Produkt Wasserstoff, da sonst der internationale Handel nicht in Gang komme.
Für den Erfolg der Wasserstoffwirtschaft ist es laut Gößmann zudem entscheidend, die Bevölkerung einzubinden: „Wenn es dem Land der Ingenieure gelingt, die Menschen mitzunehmen, dann werden wir es auch schaffen“, ist sich der Thyssengas-Chef sicher. Dabei sei es auch wichtig, den Fokus nicht zu sehr auf die Farbenlehre des Wasserstoffs zu richten. Diese sei für viele Menschen sowieso kaum nachvollziehbar: „Wir sind farbenblind. Wir stellen die Autobahn, wer darüberfährt, ist uns egal“, sagte der Netzbetreiber.
Dr. Frank Reiners ist sich sicher, dass es mit der Wasserstoffwirtschaft nur richtig losgehen wird, wenn es gelingt, die gesamte Wertschöpfungskette zu bespielen. Nach Einschätzung des Mitglieds der Geschäftsführung von Open Grid Europe ist dabei jedoch der Leitungsbau von besonderer Bedeutung. Deutschland habe hier als Drehscheibe eine besondere Rolle und Verantwortung, da viele Gaspipelines hier anlanden beziehungsweise zusammenkommen. „Wir können es uns nicht leisten, nichts zu tun“, konstatierte Reiners in Köln.
Abb. 2: Prof. Gerald Linke, Vorstandsvorsitzender des DVGW, sagte bei der Eröffnung der Branchenveranstaltung gat in Köln: „Das Backbone-Netz muss allen Regionen in Deutschland den Zugang zu klimaneutralem Wasserstoff ermöglichen.“
H2-Kernnetz für alle Regionen
Beim Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) begrüßt man den Vorstoß der Bundesregierung, in einer Novelle des Energiewirtschaftsgesetzes einen gesetzlichen Rahmen für die schnelle Genehmigung und den Aufbau eines Wasserstoffkernnetzes zu etablieren. Allerdings geht dem DVGW dieser Ansatz nicht weit genug: „Das Backbone-Netz muss allen Regionen in Deutschland den Zugang zu klimaneutralem Wasserstoff ermöglichen, da sonst eine Abwanderung ganzer Wirtschaftszweige droht, insbesondere im Bereich des Mittelstands“, sagte der DVGW-Chef Prof. Gerald Linke auf der Branchenveranstaltung.
In einem zweiten Schritt brauche es deshalb auch eine Transformationsregulierung für Gasverteilnetze. Ohne eine umfassende Umstellung der bestehenden Gasverteilinfrastruktur sei es nicht möglich, die Anschlüsse von 1,8 Mio. Industrie- und Gewerbekunden in Richtung Klimaneutralität zu transformieren, betont Linke.
Die Grundlage für den Transport zu den Endkunden hat der DVGW gemeinsam mit der Initiative H2vorOrt im sogenannten Gasnetzgebietstransformationsplan (GTP) geschaffen. Im aktuellen zweiten Planungsjahr haben sich daran 241 Gasverteilnetzbetreiber beteiligt, eine deutliche Steigerung gegenüber den 180 Unternehmen im Vorjahr. Aktuell deckt der GTP nun Gasleitungen mit einer Gesamtlänge von 415.000 km ab und erreicht 381 der insgesamt 401 deutschen Landkreise.
Der Planungsprozess beim GTP ist bewusst ergebnisoffen angelegt und umfasst sowohl die Umnutzung, die Stilllegung und den partiellen Neubau von Leitungen. Berücksichtigt werden sämtliche neuen, klimaneutralen Gase, also neben Wasserstoff etwa auch Biomethan. Ziel des GTP ist es, die Transformation auf Verteilnetzebene zu beschleunigen und durch die Einzelplanungen der Netzbetreiber in Abstimmung mit den anderen Stufen der Versorgungskette ein kohärentes Zielbild für ganz Deutschland zu schaffen. Im Rahmen der GTP-Planung analysieren die Netzbetreiber dabei auf Basis ihrer konkreten Situation vor Ort die Bedarfe ihrer Kunden, die dezentrale Einspeisesituation, die Entwicklung der Wasserstoffbereitstellung durch vorgelagerte Netzbetreiber und die technische Eignung ihrer Netze für Wasserstoff.
Erstmals in Deutschland wurde auf der OGE-Verdichterstation Emsbüren mit der Umstellung einer Ferngasleitung auf den Transport von Wasserstoff begonnen
Kommunen und Industrie planen mit Wasserstoff
Teil des GTP ist auch eine Befragung der Endkunden durch die jeweiligen Netzbetreiber. Diese ergab einen deutlichen Zuspruch zum Einsatz klimaneutraler Gase. So sehen langfristig lediglich fünf Prozent der knapp 1.000 befragten Kommunen keinen Bedarf für die Verwendung klimaneutraler Gase. Von den knapp 2.000 antwortenden industriellen Großkunden setzen mehr als drei Viertel auf Wasserstoff. 29 Prozent sehen bereits bis zum Jahr 2030 eine Option für den Einsatz von Wasserstoff, weitere 30 Prozent erwarten einen solchen in der kommenden Dekade.
Einige aktuelle Projekte zeigen, dass diese Visionen bereits in die Tat umgesetzt werden. So fiel Mitte Oktober auf der Verdichterstation Emsbüren des Netzbetreibers OGE in Niedersachsen der Startschuss zur Umstellung der ersten Ferngasleitung für den Transport von Wasserstoff (s. Abb. 3). Als Teil des Projekts GET H2 Nukleus soll damit der Kern für eine bundesweite Wasserstoffinfrastruktur etabliert werden. Mit der Umstellung wollen die beteiligten Netzbetreiber Abnehmern aus Industrie und Mittelstand einen Anschluss an die Wasserstoffversorgung ermöglichen.
Die meisten der befragten Kommunen setzen laut einer DVGW-Umfrage langfristig auf klimaneutrale Gase
Ein weiteres Projekt startete Anfang November im Energiepark Bad Lauchstädt mit dem Beginn der zweiten Phase der Umstellung einer Gastransportleitung für den Wasserstofftransport. Für den technisch einwandfreien Betrieb des Leitungsnetzes der Zukunft des Fernleitungsnetzbetreibers Ontras Gastransport wurde eine Molchschleuse eingehoben. In den folgenden Monaten wird die Inbetriebnahme der Wasserstoffleitung weiter vorbereitet. Dazu ist der Bau einer Übergabestation sowie die Einrichtung der Anlage zur Gasreinigung und -trocknung notwendig. Bis zur vollständigen Inbetriebnahme des Energieparks Bad Lauchstädt im Jahr 2025 folgen dann bereits Testtransporte von Wasserstoff, die wissenschaftlich durch das DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg begleitet werden.
Solche Projekte tragen dazu bei, zunehmend die Standortvorteile des Kontinents zu adressieren. Prof. Thomas Thiemann von Siemens Energy brachte die Situation auf der gat in Köln so auf den Punkt: „Europa hat mit dem großen Pipelinenetz und den Speichern ein riesiges Asset gegenüber anderen. Diesen Vorteil müssen wir ausspielen.“
76 Prozent der befragten Industriekunden haben Interesse an Wasserstoff
Studie: Grüner Wasserstoff langfristig nicht teurer als Gas Die Endkundenpreise für grünen Wasserstoff könnten mittel- und langfristig im Bereich von Erdgas beziehungsweise der heute geltenden Gaspreisbremse von 12 ct/kWh liegen. Das hat eine Studie von Frontier Economics im Auftrag des DVGW ermittelt. Vergleicht man die Gesamtkosten – also Kosten für Anschaffung, Gebäudesanierung und Betrieb –, liegt danach sowohl bei Einfamilien- als auch bei Mehrfamilienhäusern eine mit Wasserstoff betriebene Gastherme je nach Gebäudetyp und Effizienzklasse auf einem ähnlichen Niveau wie eine elektrisch betriebene Wärmepumpe. In der Studie wurden die Gesamtkosten verschiedener Energieträger für Haushalte sowie für exemplarische Wärmeversorgungslösungen miteinander verglichen.
Für den Kostenvergleich wurden indikative Endkundenpreise, die auf Gestehungskosten basieren, herangezogen. Neben den Preisen für gasförmige Energieträger vergleicht die DVGW-Studie auch die Gesamtkosten, die auf Haushalte je nach Wärmeversorgungslösung zukommen können. Denn mit Blick auf die Einhaltung der Klimaziele muss die Wärmeerzeugung für die Gebäude in Deutschland grundlegend umgestellt werden, so der DVGW.
Ziel der Untersuchung ist es einerseits, die Endkundenpreise von grünem Wasserstoff ins Verhältnis zu alternativen Energieträgern für Haushalte in den Jahren 2035 und 2045 zu setzen. Andererseits fokussiert die Analyse auf die Gesamtkosten verschiedener Wärmeversorgungslösungen bei zwei ausgewählten Gebäudetypen der Effizienzklassen B und D. Betrachtet werden Grüngasthermen auf Basis von Biomethan und klimaneutralem Wasserstoff sowie Wärmepumpen.
Insgesamt zeigt der Vergleich, dass die Kostenrelationen der Energieträger sich über den betrachteten Zeitraum verändern: Während die Endkundenpreise für klimaneutralen Wasserstoff in Deutschland bis zum Jahr 2035 voraussichtlich noch über denen für Erdgas und Biomethan liegen, könnten sie bis 2045 ein vergleichbares Niveau erreichen.
Haushalte in Deutschland müssten demnach im Jahr 2035 zwischen 12 und 17 ct/kWh für Wasserstoff bezahlen. Der Preis für Erdgas läge hingegen, unter Berücksichtigung steigender CO2-Preise, zwischen 9 und 11 ct/kWh und der für Biomethan knapp darüber, bei etwa 10 bis 13 ct/kWh, je nach verwendeter Biomasse bei seiner Erzeugung.
Nach 2035 könnten die Endkundenpreise für Wasserstoff sinken und sich denen von Erdgas annähern. Wesentliche Treiber hierfür sind unter anderem die Degression der Kosten für die H2-Produktion sowie steigende CO2-Preise im Rahmen des Emissionshandels. Im Jahr 2045 könnten dann laut Studie die Bezugskosten für Wasserstoff auf rund 11 bis 15 ct/kWh sinken.
Auch im Herbst 2023 war die Hydrogen Technology Expo wieder die Veranstaltung, auf der man gewesen sein muss. Das dritte Mal in Folge steigerte der britische Veranstalter Trans-Global Events Ltd sowohl die Aussteller- als auch die Besucherzahlen eklatant, weshalb die Messehallen der Hansestadt an der Weser 2024 nicht mehr ausreichen werden. Der Umzug nach Hamburg in diesem Jahr ist somit unausweichlich und war von HZwei schon frühzeitig prophezeit worden (s. HZwei-Heft Jan. 2023).
Der Trend ist unverkennbar: Immer mehr Firmen aus der Maschinenbau-, Elektro- und Chemiebranche drängen auf den Wasserstoffmarkt. Dementsprechend war in den vier Bremer Messehallen eine Vielzahl gänzlich neuer Aussteller zu finden. Unter ihnen zahlreiche unbekannte Namen, aber auch Schwergewichte wie Saudi Aramco, ExxonMobil oder ITM Power.
Nach 180 Ausstellern im ersten und 350 im zweiten Jahr waren es dieses Mal über 550 – 2024 sollen es nochmals mindestens 100 mehr werden. Die Besucherzahlen steigerten sich gegenüber dem Vorjahr von 5.000 auf über 10.000.
Bewegung in Richtung Massenproduktion
Unternehmen wie der Chemiekonzern Gore hatten sich explizit „diese Tradeshow in Europa ausgesucht“, weil „Europa am weitesten ist“. Nouchine Humbert, Global Marketing Director von W.L. Gore, erklärte gegenüber HZwei: „Das ist ein Markt, wo wir ein starkes Wachstum erwarten.“ Gemeint ist damit insbesondere der Elektrolysesektor, weil im Vergleich Brennstoffzellen „viel mehr Quadratmeter als Elektrolyseure“ brauchen.
Über ausreichend Produktionskapazitäten verfügt das nordamerikanische Unternehmen – und zwar in Japan. Die dortigen Fertigungsstraßen reichen noch für fünf Jahre, zeigte sich Rainer Enggruber, Leiter des Geschäftsbereichs PEM-Wasser-Elektrolyseprodukte, zuversichtlich. Gigawatt-Ankündigungen seien daher keine Herausforderungen für den Membranhersteller, hieß es selbstsicher.
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Neuartiger Röhrenkatalysator
Eine Neuheit zeigte die Hebmüller Group. Verkaufsleiter Marc Hebmüller stellte den Prototyp des HydroGenMHD (s. Abb. 1) vor, eines H2-Erzeugers von One Scientific aus Johnson City. Die Firma Hebmüller ist europäischer Lizenznehmer des US-amerikanischen Systementwicklers, der diesen kompakten Röhrenkatalysator entwickelt hat, in dessen Magnetohydrodynamik-Kammer Wasserstoff unter Abspaltung von Sauerstoff aus Wasserdampf erzeugt wird.
Marc Hebmüller erläuterte: „Bei dieser innovativen Technologie kommt ein einzigartiges System zum Einsatz, bei dem überhitzter Dampf mit einem Katalysator und intensiven, durch das MHD-Verfahren erzeugten Magnetfeldern in Kontakt gebracht wird. Diese Magnetfelder bewirken eine kontrollierte Plasmadynamik im Ausgangsmaterial, die die Dissoziation der Moleküle in Wasserstoff- und Sauerstoffgas erleichtert.“
Stack auf Leiterplattenbasis
Ein gänzlich neues Konzept zur Fertigung von Brennstoffzellen präsentierte Bramble Energy: Einen Brennstoffzellen-Stack, der auf Leiterplattentechnologie aufbaut. Das 2017 gegründete britische Unternehmen setzt dabei auf den Kunststoff FR4, der für die erforderliche Stabilität sorgt, und Kupfer als Wärme- sowie Stromleiter. Zwischen zwei Leiterplatten kommt jeweils eine Membran, wodurch gänzlich auf Bipolarplatten verzichtet werden kann. Stattdessen bildet eine Monopolarplatte eine Einzelzelle, wovon dann mehrere gestapelt werden.
Den Technology Readiness Level bezifferte Carsten Pohlmann, Direktor für Geschäftsentwicklung (s. Abb. 2), mit TRL 9, den Preis pro Kilowatt mit 100 US-$. Erste Versuche in einem Renault-Demonstrator sowie mit einem 100-kW-System für einen Doppeldeckerbus laufen bereits.
Die nächste Hydrogen Technology Expo Europe wird am 23. und 24. Oktober 2024 auf dem Messegelände Hamburg stattfinden. Sie überschneidet sich damit um einen Tag mit der WindEnergy.
