Sektorkopplung mit grünem Wasserstoff

Anfang Oktober verkündeten Siemens Mobility und Siemens Energy eine Kooperation zur gemeinsamen Entwicklung von Wasserstofflösungen, die über Sektorgrenzen hinweg die Produktion und Nutzung von umweltfreundlich erzeugtem Wasserstoff ermöglichen. Gemeinsam wollen die Unternehmen ihren Kunden Gesamtlösungen von der Herstellung über die Infrastruktur bis hin zum brennstoffzellenbetriebenen Mireo Plus H aus einer Hand anbieten. Doch was macht Wasserstoff als Energieträger so attraktiv? Darüber und welche Lösungen genau Siemens Energy in diesem Kontext anbietet, spricht Natalia Westhäuser, Vice President von New Energy Business bei Siemens Energy.

Frau Westhäuser, wie schätzen Sie aktuell den Markt für grünen Wasserstoff ein?

Der Markt für grünen Wasserstoff in Deutschland steckt derzeit in den Kinderschuhen, im Moment ist der Markt noch dominiert vom sogenannten „grauen Wasserstoff“. Er wird sich aber in den kommenden Jahren gravierend entwickeln. Weltweit sprechen wir derzeit von einem Gesamtbedarf von etwa 70 bis 80 Megatonnen Wasserstoff pro Jahr. Wir gehen von einem Wachstum von 600 Prozent bis zum Jahr 2050 und einem stärkeren Trend zu grünem Wasserstoff aus. Dieser Bedarf wird vor allem deswegen steigen, da nur etwa 50 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs elektrifiziert werden kann.

 

Was genau bedeutet „grauer Wasserstoff“?

„Grau“ oder „braun“ ist Wasserstoff immer dann, wenn er einen fossilen Energieträger als Basis hat. Darauf entfallen derzeit noch 95 Prozent der globalen Wasserstofferzeugung. Dabei wird Wasserstoff unter Freisetzung von CO2 zum Beispiel über Dampfreformierung von Methan oder Kohle-Gasifizierung gewonnen. Der zukünftige Wasserstoffbedarf muss vermehrt durch emissionsfreie „grüne“ Wasserstofferzeugungstechnologien gedeckt werden, um Emissionen zu vermeiden und unsere Klimaziele zu erreichen. In der Gesamtlösung mit Siemens Mobility wollen wir uns künftig auf grünen Wasserstoff fokussieren.

Grüner Wasserstoff ist das Öl der Zukunft.
Natalia Westhäuser, Vice President New Energy Business, Siemens Energy

Welche Bedingungen müssen erfüllt sein, damit Wasserstoff „grün“ ist?

„Grün“ ist Wasserstoff nur dann, wenn er unter Vermeidung von Emissionen aus regenerativen Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie mittels Elektrolyse von Wasser gewonnen wird. Dabei wird Wasser durch elektrischen Strom in die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Bei einer genauen Betrachtung sollte auch für die Entsalzung des Wassers, falls kein entsalztes Wasser für die Elektrolyse zur Verfügung steht, nur nachhaltig erzeugter Strom verwendet werden.

 

Wie lange forscht Siemens schon zu grünem Wasserstoff?

Wir arbeiten schon seit mehr als einer Dekade am Thema Elektrolyse von Wasserstoff. Mit den ersten industriellen Prototypen unserer SILYZER 100 Elektrolysesysteme, die seit 2011 in verschiedenen Demonstrationsprojekten laufen, konnten wir nur einige wenige Kilogramm Wasserstoff pro Stunde herstellen. Ein weiterer Meilenstein war die Markteinführung unserer SILYZER 200 Systeme im MW-Maßstab im Jahr 2015, die bereits 20 kg Wasserstoff pro Stunde produzieren konnten und für einige der weltweit größten „Power-to-Gas“-Projekte eingesetzt wurden. Unser neuestes Produkt ist der SILYZER 300, welcher mit einer Anschlussleistung von 17,5 MW und einer Produktionsleistung von 335 kg Wasserstoff pro Stunde zu den größten am Markt verfügbaren Elektrolysesystemen gehört. Innerhalb der letzten Dekade haben wir unsere Elektrolysesysteme vom Prototyp in die Serie gebracht und dabei durch die einhergehende Skalierung die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Systeme maximiert.

0 Mt

Jahresbedarf an Wasserstoff heute

0 %

Zunahme des Verbrauchs bis 2050

0 kg/h

Stundenleistung eines SILYZER 300 mit 17,5 MW

Derzeit wird vor allem im Bereich Mobilität sehr viel elektrifiziert und mit Batterien ausgestattet. Wozu brauchen wir Wasserstoff?

Batterietechnologie und Wasserstofftechnologie widersprechen sich nicht, sondern ergänzen sich optimal. Batterien eignen sich gut für kleine Mobilitätsformen, für kurze Reichweiten und kleine Lasten. Wasserstoff hat seine Stärken, wo große Reichweiten erzielt, oder große Lasten transportiert werden müssen. Das ist vor allem im Flug-, Schiffs-, Schwerlast- und Zugsektor der Fall. Wasserstoff bietet hier hohe Speicherkapazität und eine schnelle Betankung.

 

Welche Lösungen bietet Siemens Energy im Bereich Wasserstoff an?

Der Kern einer grünen Wasserstoffinfrastruktur und damit auch unser zentrales Produkt ist der Elektrolyseur. Siemens Energy fokussiert sich dabei explizit auf das Proton-Exchange-Membran (PEM) Verfahren. Darüber hinaus bieten wir aber auch eine Gesamtlösung für unsere Kunden an, von der Netzanbindung über den Transformator, Umrichter bis hin zur passenden Software und Lösungen für Reinigung und Verdichtung des Wasserstoffs. All dies liefern wir dem Kunden aus einer Hand. Künftig werden wir gemeinsam mit Siemens Mobility Gesamtlösungen von der Wasserstoffproduktion bis zum Einsatz im Brennstoffzellenzug Mireo Plus H auf der Schiene anbieten.

Was sind die großen Vorteile von Wasserstoff als Energieträger?

Der größte Vorteil ist, dass sich Wasserstoff lange speichern und über Pipelinesysteme leichter transportieren lässt. Während sich Strom in Batterien, je nach Größe, nur begrenzt vorhalten lässt, kann Wasserstoff in großen Mengen erzeugt und gespeichert werden. Um die unstetige Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zu verstetigen, unsere Energiesysteme zu flexibilisieren und die verschiedenen Sektoren zu dekarbonisieren, benötigen wir eine skalierbare Transport- und Speichertechnologie. Für Erdgas haben wir in Europa bereits ein solches Energiespeicher- und Transportsystem, in welchem mittels Pipelinesystemen sowie Poren- und Kavernenspeichern große Mengen Erdgas vorgehalten werden können. Am Aufbau eines solchen Systems auf Basis von Wasserstoff als Null-Emissions-Energieträger wird bereits gearbeitet. So sind in Deutschland bereits die ersten Projekte mit Wasserstoffpipelinesystemen und unterirdischen Kavernenspeichern im Einsatz. Diese Projekte sind der erste Schritt auf dem Weg zu einem paneuropäischen Wasserstoffnetzwerk, welches die Grundlage für die Dekarbonisierung unserer Energiesysteme bieten und Wasserstoff zu einem Schlüsselelement in der Energiewende machen wird.

 

Was ist die Sektorenkopplung und welche Rolle spielt darin Wasserstoff?

Bisher lag der Fokus auf der Dekarbonisierung des Stromsektors – Stichwort Kohleausstieg. Jedoch machen die Emissionen aus diesem Bereich nur ca. 40 Prozent aus. Etwa ein Viertel unseres Energiebedarfs entfällt jeweils auf die Bereiche Transport und Industrie. Auch diese Bereiche müssen dekarbonisiert werden und oftmals ist dies über eine direkte Elektrifizierung oder durch Batterietechnologie nicht möglich. Grüner Wasserstoff als Energieträger bietet die Möglichkeit regenerativen Strom auch in anderen Sektoren zu nutzen und damit weite Teile unseres Energiesystems zu dekarbonisieren. 

Was sind die Vorteile, wenn Kunden Züge und Wasserstoffinfrastruktur in einer Gesamtlösung aus einer Hand bekommen?

Wasserstoff-Energiesysteme müssen in gesamten Wertschöpfungsketten gedacht werden. Auf vielen Strecken sind heute noch Dieselzüge im Einsatz. Um die Kundenanforderungen bei einem Umstieg auf Wasserstoffzüge zu erfüllen, muss die Wasserstoffinfrastruktur und -Betankungslösung auf die Kundenflotte und das Streckennetz abgestimmt sein. Aber wir wollen mit unseren optimierten Gesamtlösungen auch Standards setzen, um Kosten zu senken und hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten. Siemens Energy und Siemens Mobility decken hier die komplette Wertschöpfungskette für grünen Wasserstoff ab, von den regenerativen Energien über Netzanbindung, Wasserstofferzeugung, Speicherung, Transport und Betankung bis hin zur Nutzung im Brennstoffzellenzug Mireo Plus H. Im Vergleich zu unseren Wettbewerbern sind wir hier breiter aufgestellt und können eine leichte Skalierung und einen zügigen Markthochlauf gewährleisten.

Was ist Ihre Vision für Wasserstoff als Energieträger in Europa und global?

Grüner Wasserstoff ist das Öl der Zukunft. Das Ölzeitalter wird nicht deswegen enden, weil uns das Öl ausgeht – wie auch das Steinzeitalter nicht deswegen endete, weil der Menschheit die Steine ausgingen. Die Innovation und die Skalierung werden sowohl den grünen Strom als auch seine molekulare Ableitung (grünen Wasserstoff) günstiger machen, so dass die fossilen Energieträger ihre Berechtigung verlieren. Momentan benötigt aber die grüne Wasserstoffindustrie noch einen regulatorischen Anschub, wie es vor 20 Jahren auch bei der Windenergie der Fall war.