Normung ist zwar ein sehr trockenes, aber auch ein sehr wichtiges Thema – insbesondere, wenn ein komplett neuer Wirtschaftszweig etabliert werden soll. Aus diesem Grund haben verschiedene Institutionen aus Wissenschaft, Politik, Wirtschaft und Gesellschaft Anfang August 2023 einen Steuerungskreis für Wasserstoffnormung ins Leben gerufen.
Wie es in einer Pressemeldung heißt, ist dieses 26-köpfige Gremium für die „strategische Begleitung der Arbeiten an der Normungsroadmap Wasserstofftechnologien“ gedacht. Ziel ist, durch eine „abgestimmte Vorgehensweise für die technische Regelsetzung den Ausbau von Wasserstofftechnologien in Deutschland zu beschleunigen“ und eine Wasserstoffroadmap auf den Weg zu bringen, durch die der Ausbau einer Wasserstoffwirtschaft sowie einer entsprechenden -infrastruktur unterstützen werden soll.
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Zur Leiterin dieses Steuerkreises wurde Dr. Kirsten Westphal, Mitglied der Hauptgeschäftsführung des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW), gewählt. Westphal erklärte: „Die Roadmap wird dabei helfen, Bedarfe zu identifizieren und konkrete Umsetzungsprojekte im Bereich der technischen Regelsetzung von Wasserstofftechnologien direkt zu initiieren.“
Institutionelle Unterstützung erhält das Gremium vom Deutschen Institut für Normung (DIN), Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW), Verein für die Normung und Weiterentwicklung des Bahnwesens (NWB), Verband der Automobilindustrie (VDA), Verein Deutscher Ingenieure (VDI), Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) sowie von der Deutschen Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (DKE). Finanzielle Förderung kommt seit Januar 2023 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
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Die offizielle Auftaktveranstaltung zu diesem bis November 2025 laufenden Verbundprojekt fand im März 2023 online mit 1.300 Teilnehmenden statt. Die geplante H2-Roadmap soll jetzt in insgesamt 39 Arbeitsgruppen in einem „offenen und transparenten Prozess“, an dem sich „alle Interessierten beteiligen können“, erarbeitet werden. Ein erster Entwurf soll im Sommer 2024 vorliegen.
Seit August 2023 wird der Deutsche Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verband (DWV) e.V. wieder allein von Werner Diwald vertreten. Thorsten Kasten, der vom Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. entsendete Vertreter, schied Ende Juli aus dem DWV-Vorstand aus und gab somit auch seinen Posten als gleichberechtigter zweiter Vorstandsvorsitzender ab. Gemäß Mitteilung des DWV sind damit die Restrukturierungs- und Professionalisierungsmaßnahmen der vergangenen zwei Jahre nunmehr abgeschlossen.
DVGW und DWV waren in den vergangenen Jahren zeitweise aufeinander zugegangen, um enger miteinander zu kooperieren (s. HZwei-Heft Jan. 2019), was unter anderem in einem „erfolgreichen Aufbau der Geschäftsstelle“ sowie eines „schlagkräftigen Teams“ in Berlin mündete, wie es vom DWV hieß. Es werde auch weiterhin eine Zusammenarbeit zwischen den Verbänden geben, ist zu hören. Aber die ursprünglich anvisierte engere Kooperation ist mit dem Ausscheiden Kastens endgültig vom Tisch.
HPS weiht Eigenheim mit solarem Wasserstoffspeicher ein
In Schöneiche, einem Vorort östlich von Berlin, startet das erste autarke Wasserstoffhaus in den Praxistest. Ein solarer Ganzjahresspeicher soll den Bedarf für das moderne Holzhaus decken. Mit dem Forschungsprojekt FlexEhome soll gezeigt werden, wie ein Eigenheim bei entsprechend guter Dämmung selbst mit Strom und Wärme versorgt werden kann. Im Rahmen dieses Projekts testen die Beteiligten zudem netzdienliche Leistungen.
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Die Photovoltaikanlage des brandneuen Einfamilienhauses in der Schillerstraße wurde mit insgesamt knapp 30 Kilowatt Leistung bewusst sehr groß ausgelegt – so kann sie einen solaren Energieüberschuss für die Produktion von sauberem Wasserstoff erzeugen. Denn derzeit produzieren die meisten Gebäude mit Photovoltaikanlage und Batterie zwar zu viel Strom im Sommer, jedoch zu wenig Strom in den Wintermonaten. Es fehlt bislang ein Saisonspeicher.
In dem Forschungsprojekt FlexEhome soll nun in einem Praxistest gezeigt werden, dass es anders geht: Es soll nur Strom ins Netz abgegeben oder entnommen werden, wenn es auch für das Stromnetz dienlich ist. Dies ist aufgrund einer im Vergleich zu Batterien deutlich größeren Speicherkapazität und der Herstellung von Wasserstoff, der über längere Zeiträume bevorratet werden kann, möglich. Dank dieser Flexibilität wird die Netzstabilität verbessert und der Ausbaubedarf der dezentralen Verteilnetze minimiert. Die Bewohner eines solchen Gebäudes leisten auf diese Weise einen Beitrag zur Stromnetzstabilität und Versorgungssicherheit.
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„In Zukunft sind solche dezentralen Flexibilitäten für den Erfolg der Energiewende unverzichtbar“, betont Zeyad Abul-Ella, Chef und Gründer von Home Power Solutions (HPS), bei der feierlichen Vorstellung dieses solaren Wasserstoffhauses. Ein wesentlicher Baustein des Projekts ist der Langzeitspeicher picea von HPS, der den überschüssigen Strom der Solaranlage im Sommer in Form von Wasserstoff mittels Elektrolyse speichert. Im Winter wird das grüne Gas über die Brennstoffzelle wieder zu Strom und Wärme umgewandelt.
AEM-Elektrolyseur von Enapter
Den Wasserstoff erzeugt ein AEM-Elektrolyseur 2.0 des deutsch-italienischen Herstellers Enapter. Das Modul kann relativ schnell starten und hochfahren. Der Batteriespeicher ist ein Blei-Gel-Akkumulator aus deutscher Produktion und verfügt über 20 kWh Kapazität (netto). Blei hat – obwohl es ein giftiges Schwermetall ist – den Vorteil, dass es bereits ein eingespieltes Recycling-System gibt – insbesondere bei Starterbatterien aus Kraftfahrzeugen.
Bauingenieur Abul-Ella hat das Komplettsystem aus Elektrolyseur, Brennstoffzelle, Wasserstofftank sowie Bleispeicher und Lüftungsgerät vor fast zehn Jahren selbst entwickelt. Billig ist das picea-System mit 120.000 Euro im Vollausbau allerdings nicht. Dennoch hat der Absatz der sogenannten Ganzjahresstromspeicher in den letzten Monaten stark zugelegt. Mehr als hundert Geräte sind schon in Betrieb, mehr als 500 Exemplare bestellt.
Das Berliner Unternehmen kommt bei den Bestellungen kaum hinterher. Die Wartezeit beträgt derzeit etwa zwölf Monate. Die Produktion von HPS soll deshalb weiter ausgebaut werden. Auch wegen Projekten wie FlexEhome: Beteiligte Partner sind beispielsweise der Wärmepumpenhersteller Vaillant, der Holzhausbauer Albert Haus sowie die Technische Universität Berlin.
Solar in Ost-West- und Südausrichtung
Um die solare Ernte vom Dach schon in der Produktion zu glätten, wurde das Gros der Photovoltaikmodule mit 27,4 Kilowatt als dachintegrierte Lösung in Ost-West-Ausrichtung installiert. Zusätzlich befinden sich sieben Module mit insgesamt 2,4 Kilowatt an der Balkonbrüstung in Südausrichtung. Beides zusammen reduziert die PV-Mittagsspitze um 30 Prozent (s. Abb. 2) – und verlängert so die Laufzeit des Elektrolyseurs im Sommer um vier Stunden pro Tag. „Dadurch erhöht sich der Wasserstoffertrag um satte 40 Prozent“, sagt Daniel Wolf von HPS. Der Ingenieur ist der Verbundkoordinator dieses innovativen Projekts.
Reduzierung der Mittagsspitze bei der Solarstromproduktion durch Ost-West-Ausrichtung
In einem Holzhäuschen an der Nordseite des Einfamilienhauses steht der Elektrolyseur mit insgesamt vier Bündeln an Druckgasflaschen mit je 300 kWh elektrischer Leistung (s. Abb. 3), um das H2-Gas aus den Sommermonaten für die Wintermonate zu speichern. Schon im Juli sei der Wasserstoffspeicher laut Berechnungen wieder komplett gefüllt, prognostiziert Wolf. Der Raumwärmebedarf des knapp 150 Quadratmeter großen Eigenheims liegt rund 40 Prozent unter dem eines KfW55-Hauses. Dieser hohe Dämmstandard ist auch nötig, damit sich das Haus selbst rund ums ganze Jahr mit Strom und Wärme versorgen kann. Das ist der Schlüssel und die Basis zur grünen Vollversorgung.
Aber auch ökonomisch soll sich die langfristige Speicherung von Strom künftig rechnen – und zwar über den Handel am Strommarkt. Denn immer wieder gibt es sehr hohe Börsenstrompreise, wie an einigen Tagen im Dezember 2022, als er bei umgerechnet 60 ct/kWh lag. Auf der anderen Seite gibt es das Extrem von negativen Strompreisen, wie Anfang Juni 2021, als minus 5 ct/kWh aufgerufen wurden. Hier könnte sich der H2-Speicher von HPS auszahlen, der jederzeit über Reserven verfügt, sagt Wolf.
H2-Druckgasbehälter als saisonaler Speicher
TU Berlin überwacht alle Energieflüsse
Der Wasserstoff wird in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage wieder zu Strom und Wärme, wobei auch die Abwärme genutzt wird. In Verbindung mit einer Wärmepumpe wird so eine ganzjährige Versorgung des Hauses mit selbst erzeugtem Solarstrom gesichert. Gerade auch das Zusammenspiel mit der Wärmepumpe soll durch dieses Projekt in den nächsten Monaten näher untersucht werden.
Schon bald soll eine vierköpfige Familie zur Miete im Projekthaus wohnen. Sie zahlt im Ortsvergleich eine günstigere Miete, muss allerdings von Zeit zu Zeit Fachbesuchern und Technikern nach Anmeldung Zugang zum Technikraum gewähren. Um die Vollversorgung und eine netzdienliche Einspeisung zu dokumentieren, wird die TU Berlin zudem sämtliche Energieflüsse im Haus in den nächsten Monaten genau monitoren.
Die Forscher begleiten das Projekt noch mindestens bis Ende 2024. Sie gucken sich neben den Energiebilanzen auch die CO2-Emissionen an. „Am Ende wollen wir bewerten, ob sich so ein Gebäude für den Klimaschutz lohnt“, sagt Alexander Studniorz von der TU Berlin. Dafür machen die Wissenschaftler eine Lebenszyklusanalyse. Die Annahme des Wissenschaftlers ist, dass sich gerade die zeitliche Verschiebung des Stromverbrauchs positiv auf die CO2-Bilanz auswirken wird. Denn anders als in Eigenheimen mit PV-Anlage und einem Batteriespeicher muss in einer kalten Winternacht kein zusätzlicher Graustrom aus dem Netz gezogen werden, wenn viele fossile Kraftwerke im Einsatz sind. „Gerade der saisonale Puffer garantiert im Zusammenspiel mit der Wärmepumpe somit ganzjährig niedrige CO2-Emissionen“, prophezeit der TU-Forscher.
Das Thema Wasserstoff hat es in den vergangenen Jahren aus der Nische auf die große politische Bühne geschafft. Nicht nur in Deutschland und Europa, sondern weltweit wappnet sich die Energiebranche für den Wandel vom fossilen ins erneuerbare Zeitalter.
Während sich einige Regionen nur langsam auf die reale Energiewende vorbereiten, sind viele Länder in Mitteleuropa, aber auch Staaten wie die USA und Japan bereits mittendrin. Die Vereinigten Staaten von Amerika haben mit dem Inflation Reduction Act (IRA) bereits ein riesiges Finanzpaket auf den Weg gebracht. Dieser Schritt steht in China noch aus. Beim Thema Elektromobilisierung ist die Volksrepublik zwar längst ganz vorne, aber der politische Rahmen für den Einstieg in eine H2-Wirtschaft ist noch in Arbeit (s. HZwei Oktober-Heft, S. 48).
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Deutschland hat zwar vor Jahren den Begriff „Energiewende“ geprägt und weltweit zum Inbegriff dieses Transformationsprozesses gemacht. Und mit dem Ausstieg aus Kohle und Kernenergie sowie dem Zurückdrängen von Öl und Gas befindet sich die Bundesrepublik auch auf einem guten Platz, aber führend bei der Bekämpfung der Klimakrise sind wir nicht mehr.
Dabei war Deutschland lange Zeit anderen voraus – sowohl bei der Solar- und bei der Windtechnik als auch bei der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnik. Die Hoffnung ist, dass es dieses Mal beim Aufbau einer eigenen H2– und BZ-Wirtschaft besser läuft als im Fall der PV-Industrie.
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Vor kurzem bekannte sich nun die Bundesregierung mit der Fortschreibung ihrer Nationalen Wasserstoffstrategie zu dem vor drei Jahren eingeschlagenen Kurs (s. S. 14). Ergänzend bekommt Deutschland jetzt einen Steuerkreis für H2-Normung, um eine „Normungsroadmap Wasserstofftechnologien“ auf den Weg zu bringen (s. S. 6).
Es überrascht daher nicht, dass insbesondere im deutschsprachigen Raum der Begriff „Wasserstoff“ seit einigen Monaten eine besondere Beliebtheit erfährt. Ende 2018 – weit vor dem eigentlichen Markthochlauf – begann das Interesse an Wasserstoff zu wachsen, was sich gut anhand der Google Trends (s. S. 7) ablesen lässt. Die Zahl der Anfragen in der Suchmaschine Google stieg damals beträchtlich und überschritt Anfang 2019 das Niveau von 2004.
Seitdem verzeichnet der US-Konzern immer mehr Suchanfragen nach diesem Schlagwort. Anfang und Mitte 2020 sowie Anfang 2021 überschritt deren Zahl sogar in erheblichem Maße die der Anfragen nach dem Keyword „Photovoltaik“. Über all die Jahre lag „Wasserstoff“ auch fast immer vor „Brennstoffzelle“, „Elektromobilität“ und „Digitalisierung“ (s. Cover-Grafik).
Weltweit sieht es ein bisschen anders aus: Nach dem englischen Wort „hydrogen“ suchten über die gesamten zwei Jahrzehnte vergleichsweise viele UserInnen – weitaus öfter als nach „fuel cell“, „photovoltaic“ oder „digitization“ (Letzteres in jeglicher Schreibweise). Nur „PV“ kommt auf eine ähnliche Beliebtheit.
Diese Trend-Analyse entspricht sicherlich kaum wissenschaftlichen Standards, ist aber dennoch ein durchaus repräsentativer Indikator dafür, wie groß das Interesse an Wasserstoff war und ist. Unser Analyst Sven Jösting, der seit Jahren die börsennotierten H2– und BZ-Unternehmen beobachtet (s. S. 47), spricht bereits seit langem von einem „Megatrend“.
Auf etwaige Unkenrufe, es gebe hier lediglich mal wieder einen H2-Hype, kann somit getrost geantwortet werden: Die Wahrscheinlichkeit ist extrem hoch, dass wir es dieses Mal mit einem regelrechten H2-Boom zu tun haben. Bei dem wir allerdings noch ganz am Anfang stehen.
Denn einen funktionierenden Wasserstoffmarkt haben wir immer noch nicht. Außer wenn wir H2 als Industriegas für konventionelle Anwendungen (Schweißen, Medizin usw.) betrachten. Die Vorbereitungen laufen aber, mit H2Global eine Handelsplattform zu etablieren, an der – ähnlich wie an der Leipziger Strombörse – Wasserstoff in großen Mengen ge- und verkauft werden kann.
Auch einen Markt für Elektrolyseure oder Brennstoffzellen haben wir noch nicht, es sei denn in bislang noch kleinen Stückzahlen und überschaubarer Leistungsgröße. Angesichts der Mengen und Leistungen, die wir perspektivisch benötigen, ist dieser aber zu vernachlässigen. Über aktuelle Verkaufs- und Installationszahlen können wir hoffentlich in der HZwei-Januar-Ausgabe 2024 berichten.
Selbst im Mobilitätssektor sind die Verkaufszahlen noch sehr überschaubar, weshalb von einem ernst zu nehmenden Markthochlauf erst ab 2025 auszugehen ist. Dies betrifft dann allerdings vorerst nur den Nutzfahrzeugsektor, also H2-Lkw und -Busse. H2-Pkw dürften – wenn überhaupt – erst Ende des Jahrzehnts in markanter Menge produziert und abgesetzt werden. Bei Schienenfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen wird es noch länger dauern.
Die Perspektive ist dennoch klar: Mit der zunehmenden Abkehr von der fossilen Energiewelt werden erneuerbare Energien immer wichtiger. Deswegen benötigen wir sehr viele Solar- und Windkraftanlagen. Um diese großen Mengen an Ökostrom dann in die unterschiedlichen Energiesektoren bringen zu können, ist Wasserstoff unabdingbar.
Das ist sicher eine etwas plakative Beschreibung der Energiewende. Sie zeigt aber, dass Wasserstoff nicht nur ein Megatrend ist, sondern dass es ohne Wasserstoff einfach nicht geht im Energiesektor.
Start-ups stehen für Innovation – für JungunternehmerInnen, die mit disruptiven Ideen neue Produkte oder Dienstleistungen in die Welt bringen. Ihnen gemein ist, dass sie Geld für die Gründungs- und Markthochlaufphase benötigen. Aber woher nehmen, wenn nicht stehlen? Investoren sind da nicht nur hilfreich, sondern geradezu notwendig, um Ideen realisieren zu können. Damit Start-ups und Investoren zueinander finden, gibt es verschiedene Akteure und unterschiedliche Veranstaltungsformate, so wie H2UP, die am 20. Juni 2023 in Essen die Hydroverse Convention veranstaltet haben.
Die Location war kolossal: das Colosseum Theater im Essener Westviertel – eine ehemalige Industriehalle der Friedrich Krupp AG. Abgesehen von der angekündigten nordrhein-westfälischen Wirtschaftsministerin Mona Neubaur waren über 350 InvestorInnen, EntwicklerInnen und EntscheiderInnen aus der europäischen Wasserstoffwirtschaft erschienen.
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Im Mittelpunkt standen die insgesamt 20 anwesenden Start-ups, von denen sich zwölf an einem Wettbewerb beteiligten, bei dem sie ihre Ideen in kurzen Pitches präsentierten und Fragen einer Jury beantworteten. Vom Ein-Mann-Unternehmen bis zum europäischen Bushersteller waren unterschiedlichste Akteure vertreten.
Als Sieger aus diesem männerdominierten Pitch ging die einzige Frau hervor: Flore de Durfort (s. Foto). Als CEO und Mitgründerin von Point Twelve präsentierte sie souverän und charmant, wie sie mit ihren PartnerInnen dazu beitragen kann, möglichst zügig und einfach Wasserstoffprodukte weitestgehend automatisch zertifizieren zu lassen. De Durfort erläuterte gegenüber HZwei: „Die IoT- und SaaS-Plattform von Point Twelve ermöglicht es Herstellern energieintensiver Güter, ihre Produktion einfach und kontinuierlich als grün zu zertifizieren und zu monetarisieren. Durch die Automatisierung alter, manueller, intransparenter und nicht skalierbarer Zertifizierungs- und Verifizierungsprozesse sparen wir bis zu 90 Prozent Zeit im Prozess und schaffen Vertrauen in grüne Produkte.“
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Weiter erklärte sie: „Der anfängliche Schwerpunkt liegt auf der Zertifizierung von nachhaltigen Gasen und Kraftstoffen, insbesondere aus grünem, erneuerbarem Strom und Wasserstoff. Wir haben uns bewusst dafür entschieden, mit der Wasserstoffzertifizierung zu beginnen – einem Kernstück der industriellen Dekarbonisierung, bei dem die Probleme rund um die Zertifizierung und die Bereitschaft zum Outsourcing am größten sind.“
Organisiert wurde die Hydroverse Convention von der H2UP GmbH, einem Essener Acht-Personen-Unternehmen, das sich insbesondere der Verknüpfung von Firmen, Hochschulen, Forschungsinstituten und Investoren verschrieben hat. Unterstützt wird es vom Wirtschaftsministerium Nordrhein-Westfalen sowie den inzwischen vier Anteilseignern OGE, RAG Stiftung, TÜV Süd und DLR.
