Hightech trifft Lebensart

Das 1. Wasserstoff-Kolloquium Baden-Württemberg informierte über vielseitige Projektvorhaben im Bereich der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien, die in Baden-Württemberg bereits angelaufen sind. Mit dabei waren auch die Akteure des „H2iPortKa Mod“-Projekts aus Karlsruhe. Dr. Peter Berlet und Daniel Bull präsentierten die spannenden Zwischenergebnisse der Modulierung. Ziel ist es, Rahmenbedingungen für den Aufbau einer Infrastruktur für die Wasserstoffversorgung in der TechnologieRegion zu optimieren, und so den Projektpartnern verlässlichere Investitionsentscheidungen zu ermöglichen. 

Das H2-Kolloquium bot vielfältige Gelegenheiten, um gemeinsam mit den Akteuren anderer Initiativen in Dialog zu treten und sich gegenseitig zu Fachthemen auszutauschen.

Unter der Schirmherrschaft des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft hatten der Projektträger Karlsruhe und die Plattform H2BW zum Wasserstoff-Kolloquium 2023 eingeladen.

Auf der hy-fcell  traf sich am 13. und 14. September die internationale Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Community, um technologische Fortschritte zu diskutieren, Wissen zu transferieren und internationale Märkte zu erschließen. Auch das Karlsruher Wasserstoffprojekt „H2iPort KA Mod“ war auf Einladung der Landesagentur e-mobil bw auf dem Gemeinschaftsstand vertreten. Eine gute Gelegenheit, über das Projekt zu informieren und für den Aufbau eines Wasserstoffimport-Hubs im Rheinhafen Karlsruhe zu werben. Im Gespräch mit der Leiterin der Plattform H2BW, Isabell Knüttgen haben Dr. Peter Berlet (IAVF) und Markus Wexel (TRK) innovative Anwendungsfelder für Wasserstoff diskutiert. Der international gefragte Branchentreffpunkt und bot zudem eine ideale Plattform für den Austausch zu aktuellen Entwicklungen im Bereich der Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnik. 

Um die Entwicklung der Wasserstoff-Wirtschaft in der TechnologieRegion Karlsruhe voranzutreiben hat sich ein Konsortium aus Wirtschaft, Wissenschaft und der Stadt Karlsruhe im Forschungsprojekt „H2iPort KA Mod“ zusammengeschlossen. Ziel ist es eine Wasserstoffimport- und Erzeugungsinfrastruktur im Reinhafen Karlsruhe zu entwickeln und aufzubauen. Das Vorhaben wird mit Mitteln des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg im Rahmen des Programms „Klimaschutz und Wertschöpfung durch Wasserstoff (KWH2)“ welches Maßnahmen der Wasserstoff-Roadmap Baden-Württemberg aufgreift, gefördert.

Ein wesentlicher Bestandteil des Vorhabens ist es, den aktuellen und zu erwartenden Wasserstoffbedarf der Unternehmen im deutschen Teil des Wirtschaftsraums der TechnologieRegion (Landkreise Germersheim, Karlsruhe, Rastatt, Südliche Weinstraße sowie die Städte Baden-Baden, Karlsruhe und Landau) zu ermitteln. Dabei brauchen wir Ihre Mitwirkung und Unterstützung. Die gewonnen Daten sind wichtige Grundlage für aktuell diskutierte Projekte wie beispielsweise ein Wasserstoffimport-Hub am Rheinhafen in Karlsruhe (H2iPortKA) oder ähnliche Vorhaben in der Metropolregion Rhein-Neckar.

Hier geht’s zur Umfrage: https://forms.office.com/e/mU1Vzz00pT

Auch das Land Baden-Würrttemberg hat eine Umfrage gestartet, die Sie gerne bearbeiten dürfen. Diese finden Sie unter: Wasserstoff für Baden-Württemberg: Bedarfsmeldung (h2-fuer-bw.de)

Die „transport logistik“, die internationale Fachmesse für Logistik, Mobilität, IT und Supply Chain Management in München, war für die Akteure des H2iPort KA Mod Projekts ein gutes Forum, die Planungen für den Wasserstoff-Hub im Rheinhafen Karlsruhe einem breiten internationalen Publikum vorzustellen. Patricia Erb-Korn, Geschäftsführerin der Rheinhäfen Karlsruhe – KVVH – und  Präsidentin des "Verein für europäische Binnenschiffahrt und Wasserstraßen e.V. (VBW)" hat auf den Gemeinschaftsstand des Bundesverbandes Öffentlicher Binnenhäfen e.V. eingeladen, über die Bedeutung des Wasserstoffs für die deutsche Binnenschifffahrt zu diskutieren. Auf dem Fachforum konnte Dr. Peter Berlet von der IAVF GmbH den Vertretern aus Logistik und Hafenwirtschaft die Zielsetzungen und den aktuellen Stand des „H2iPort KA Mod“-Projekts erläutern. 
In der Gesamtschau der Messe konnte man den Eindruck gewinnen, dass Wasserstoff in der deutschen Binnenschifffahrt  noch keine besondere Rolle spielt, resümiert Peter Berlet. „Viele haben sich mit Wasserstoff noch nicht sehr beschäftigt. Der Rheinhafen Karlsruhe ist hier ein wirklicher Vorreiter“, lobt Berlet.
Nach der „HannoverMesse“ im April war die „transport logistik“ in München schon die zweite große Fachmesse, auf der sich das vom Umweltministerium BW geförderte Projekt vorstellen konnte.

Nach der TechnlogieRegion Karlsruhe (TRK) hat sich auch das Land Baden-Württemberg die Aufgabe gestellt, die Grundlagen für eine strukturierte und zukunftsorientierte Wasserstoffwirtschaft zu entwickeln und den künftigen Wasserstoffbedarf zu ermitteln. Das Ziel ist groß. Gemeinsames Handeln ist daher wichtig. Neben der direkten Nutzung erneuerbarer Energien wird sich der Energieträger Wasserstoff in den kommenden Jahren zur weiteren wichtigen Säule im künftigen Energiesystem entwickeln: Versorgungssicher, klimaneutral und sektorenkoppelnd. Dafür braucht es entschlossenes Handeln. Schon heute. Von uns allen.

Unter der Schirmherrschaft des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg unterstützt ein breites Bündnis aus Netzbetreibern, dem baden-württembergischen Industrie- und Handelskammertag sowie Branchen- und Wirtschaftsverbänden die Ermittlung des Wasserstoffbedarfs für Baden-Württemberg. In deren Zentrum steht die Bedarfsabfrage der Initiative „Wasserstoff für Baden-Württemberg“ www.h2-fuer-bw.de. Begleitet wird die Abfrage von vielen Informationsveranstaltungen und einer wissenschaftlichen Auswertung durch das ZSW Baden-Württemberg.

Da die Landesinitiative mit seiner Umfrage erst später gestartet ist, konnte die Abfrage der TRK leider nicht angeglichen werden. Wenn Sie der Datenweitergabe in der H2-Umfrage der TTRK zustimmen, reichen wir die Daten natürlich weiter. Für die Initiative der TRK ist es aber von großer Bedeutung, dass Sie auf jeden Fall an der Umfrage der TRK mitmachen. Bereits im Sommer werde die Angaben für die Auslegung des H2-Hubs im Rheinhafen Kalrsuhe benötigt.

Energielösungen der Zukunft mittels Wasserstoff gehören zu den großen Themen auf der HannoverMesse 2023. In den Hallen 12 und 13 gab es fast kein anderes Thema mehr. Von konkreten Anwendungen wie dem „zero emission shipping“ bis zu ganzheitlichen und weltweit vernetzten Wasserstoffkonzepten, Stichwort: „hydrogen as a climate game changer“ war die ganze Bandbreite des who is who der Wasserstoff, Brennstoffzellen und Hydrolyse vertreten. 

Mittendrin auch die Partner IAVF und Fraunhofer ICT Dr. Peter Berlet und Dr. Stefan Heß, die auf dem bwi-Stand das gemeinsame Wasserstoffprojekt H2iPort KA Mod präsentiert haben.

• Welche Verfahren zur Wasserstoffherstellung gibt es?
  • Wasserstoff kann auf vielfältigen Wegen bereit gestellt werden. Diese unterscheiden sich insbesondere in Bezug auf ihre Wasserstoff Quelle (Wasser, fossile Energieträger, Biomasse, anderweitig organisch und anorganisch gebunden), dem entsprechenden Prozess (Elektrolyse, Reformierung, Pyrolyse, bio­ chemische Prozesse, photochemische Prozesse etc.) und dem jeweiligen ökologischen und ökonomischen Fußabdruck. Die jeweiligen Wege der Gestehung werden durch unter­ schiedlichste Randbedingungen beeinflusst. Vordergründig ist der ökologische Parameter, der durch die Treibhausgasemissionen (CO2) angeben werden kann. Dementsprechend ist grauer Wasserstoff, Wasserstoff, der aus fossilen Energieträgern wie z. B. Erdgas ohne Maßnahmen zur direkten oder indirekten Vermeidung von Treibhausgasemissionen, also mit hoher Treibhausgas­ Emissionslast, hergestellt wird; blauer Wasserstoff ist aus fossilen Energieträgern hergestellter Wasserstoff, bei dem das im Herstel­lungsprozess anfallende CO2 zu (sehr) großen Teilen abgetrennt und in geologischen Formationen eingelagert wird; türkiser Wasserstoff ist aus fossilen Energieträgern hergestellter Wasserstoff, bei dessen Herstellungs­prozess fester Kohlenstoff anfällt, der als Rohstoff für die Weiterverwendung eingesetzt oder auch eingelagert werden kann, sodass es weder direkt noch bei der Verwendung oder Entsorgung der Produkte zur Freisetzung von CO2 in die Atmosphäre kommt. Wasserstoff kann auch mit Hilfe strombasierten Verfahren bereit gestellt werden. Hier wird in gelben Wasserstoff unterschieden, wobei der Strom zur Erzeugung des Wasserstoffs aus dem Netz entnommen und stellt in der Regel einen entsprechenden Strommix dar. Im Falle des roten Wasserstoffs stammt der Strom aus nuklearer Erzeugung. Grüner Wasserstoff wird mit Hilfe erneuerbarer Energien gewonnen. Wasserstoff kann aber auch noch an anderer Stelle aufkommen, wie zum Beispiel aus technologischen Prozessen (Wasserstoff aus der Chlor­Alkali­Elektrolyse, Wasserstoff aus mit Ethan betriebenen Olefinanlagen) oder Wasserstoff aus der thermo­- oder biochemischen Konversion von Biomasse; und Wasserstoff aus natürlichen Vorkommen.

• In welchen Bereichen wird Wasserstoff aktuell eingesetzt?
  • Wasserstoff ist ein vielfältiger Energieträger und wird bereits seit vielen Jahrzehnten an unterschiedlichsten Stellen eingesetzt und hat sich dabei als Ausgangsstoff sehr gut bewährt. Die wesentlichen Nutzer kommen mit ca. 31% aus der petrochemischen Industrie wo Wasserstoff beim Hydrocracking bzw. dem Hydrotreating Verwendung findet und mit 63% aus der „klassischen“ chemischen Industrie. Hier werden vor allen Dingen Ammoniak und Methanol hergestellt aber auch bei Prozessen zur Bereitstellung von Polymeren, Polyurethan oder Oxylalkoholen und Fettsäuren wird Wasserstoff eingesetzt. 6% des Wasserstoff werden in der Prozessindustrie als Spül- und Schutzgas oder aber auch der Glasproduktion eingesetzt. Unter 1% wird der Wasserstoff im Bereich der Mobilität, Halbleiterindustrie und als Kraftstoff für die Raumfahrt verwendet.

• Welche Rolle kann Wasserstoff in der Stromerzeugung spielen?
  • Die aktuell angestoßenen Transformationsprozesse in der Gesellschaft stehen alle im Zusammenhang mit dem Aufhalten des Klimawandels und damit der Emission fossilen Kohlendioxid. Hier lassen sich im Wesentlichen drei Sektoren ausmachen die dazu einen Beitrag liefern. Dies sind der Industrie-, der Mobilität- und der Energie-/Wärmesektor. Letzterer Sektor erzeugt die benötigte elektrische und thermische Energie mittels der Nutzung von Erdöl, Kohle und Erdgas. Großtechnisch wird Strom und Wärme in unseren Kraftwerken mit Hilfe von Erdgas und Kohle bereitgestellt. Um zukünftig weiterhin die an diesen Anlagen angeschlossenen Verbraucher zu versorgen, ist es notwendig diese Kraftwerke auf grünen Wasserstoff als Energieträger umzustellen soweit keine anderen nachhaltigen Erzeugungsoptionen wie zum Beispiel Geothermie Vorort genutzt werden können.

• Wie kann Wasserstoff gespeichert werden?
  • Die Speicherung von Wasserstoff kann gleichfalls auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Zuerst einmal sind die physikalischen Möglichkeiten der stofflichen Speicherung zu nennen, dies bedeutet ich kann Wasserstoff unter Druck in Gasspeichern bevorraten oder aber als verflüssigt in entsprechenden tiefkalten Tanks. Darüber hinaus kann ich mir die Eigenschaft des Wasserstoff zu Hilfe nehmen, dass dieses Molekül kaum Volumen einnimmt und so ist es möglich dieses in sogenannten Metallhydriden einzulagern. Eine weitere Option besteht in der langfristigen Speicherung als Derivat. Hierbei reagiert der Wasserstoff mit Stickstoff oder Kohlendioxid und daraus entsteht im ersten Fall Ammoniak und im zweiten Methanol. Beide Substanzen werden seit mehr als 70 Jahren in der chemischen Industrie produziert (mit grauen Wasserstoff), gelagert, transportiert und verwendet. Der Umgang mit diesen Speichermedien ist damit sehr gut bekannt.

• Warum ist Wasserstoff so wichtig für ein Gelingen der Energiewende?
  • Energiewende bedeutet auf der einen Seite unsere Gesellschaft zu defossilieren, so dass kein Kohlendioxid mehr in die Umwelt aus fossilen Energieträgern imitiert wird. Auf der anderen Seite ist bekannt, dass in ca. 40 Jahren kein Erdöl mehr für all die chemischen Prozesse und den daraus abgeleiteten Produkten mehr zur Verfügung steht. Mit dem Einsatz grünen Wasserstoffs in den Sektoren Industrie, Mobilität und Energie/Wärme kann es / muss es gelingen den Klimawandel aufzuhalten. Daher muss es der Weltgesellschaft gelingen, diesen nachhaltigen Energieträger zum großflächigen Einsatz zu bringen.

Im Karlsruher Rheinhafen sollen die Voraussetzungen geschaffen werden, um künftig Wasserstoff erzeugen und importieren zu können. Wirtschaft, Wissenschaft und Stadtverwaltung haben sich zusammengeschlossen, um die dafür nötige Infrastruktur aufzubauen. Ihr gemeinsames Forschungsprojekt heißt „H2iPort Ka Mod“ und wird vom baden-württembergischen Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft im Rahmen des Programms „Klimaschutz und Wertschöpfung durch Wasserstoff (KWH2)“ mit knapp einer Million Euro unterstützt. „Die finanzielle Unterstützung durch das Land ermöglicht uns, die Grundlagen für die Verteilung und ergänzende Erzeugung von grünem Wasserstoff in größerem Maßstab zu legen“, freut sich Prof. Bernhard Kehrwald, Geschäftsführer der #IAVF Antriebstechnik, der das Projektkonsortium leitet.

Aktuell werden unter Federführung von Prof. Marco Braun von der #Hochschule Karlsruhe die Systemparameter für die Modellierung erfasst, mit der das Optimum des komplexen Zusammenspiels der verschiedenen technischen Einrichtungen ermittelt werden soll.

Parallel dazu hat die #TechnologieRegion Karlsruhe GmbH eine Umfrage zum künftigen Wasserstoffbedarf bei den energieintensiven Unternehmen gestartet. Hier geht’s zur Umfrage: https://forms.office.com/e/mU1Vzz00pT