Grüner Wasserstoff auf See billiger und nachhaltiger, Universität Wageningen

Grüner Wasserstoff auf See billiger und nachhaltiger, Universität Wageningen.

Forscher der Wageningen University & Research haben gezeigt, dass die Produktionskosten von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse auf See gesenkt werden können, indem vor Ort mittels Membrandestillation ultrareines Wasser (UPW) hergestellt wird. Dieses ultrareine Wasser ist für die Umwandlung von Windenergie in „grünen“ Wasserstoff unerlässlich.

Mit dieser Forschung zeigte ein Demonstrationsprototyp auf Texel, dass aus Meerwasser mit der bei der Elektrolyse von Wasser (zur Wasserstoffproduktion) freigesetzten Restwärme ultrareines Wasser hergestellt werden kann. Jolanda van Medevoort, Projektleiterin dieser Forschung und Forscherin im Programm Wasseraufbereitung und -technologie, freut sich, dass dieses Pilotprojekt so erfolgreich abgeschlossen wurde.

Jolanda van Medevoort, Projektleiter sagte:

Dadurch wird das Geschäftspotenzial von grünem Wasserstoff wettbewerbsfähiger, und das ist dringend erforderlich, da grüner Wasserstoff derzeit nicht mit grauem Wasserstoff konkurrieren kann, der mit fossiler Energie hergestellt wird.

„Und genauso wichtig ist, dass das Membrandestillationsverfahren selbst auch umweltfreundlicher ist als die heute häufig eingesetzte Umkehrosmose. Die Membrandestillation verbraucht nicht nur viel weniger elektrische Energie, weil sie die Restwärme des Elektrolyseurs nutzt, sondern.“ Außerdem ist es umweltfreundlicher, da für die Vorbehandlung des Meerwassers keine Chemikalien benötigt werden.“

„Außerdem wird das Meerwasser im Gegensatz zur Umkehrosmose (RO) kaum salziger, sodass die Unterwasserwelt nicht beeinträchtigt wird. Und natürlich muss für diesen Prozess kein Trinkwasser verwendet werden.“

Reinstes Wasser mit Membrandestillation

Das Verfahren der Membrandestillation zur Herstellung von sehr sauberem Wasser aus Meerwasser ist an sich nicht neu, da das Verfahren viel Wärme und damit Energie benötigt, es ist nicht für alle Anwendungen die beste, wirtschaftlich sinnvolle Lösung, für diesen Fall aber schon. Die vom Elektrolyseur erzeugte Wärme muss schnell abgeführt werden, damit der Elektrolyseprozess reibungslos abläuft.

Durch die Nutzung dieser Wärme für die Membrandestillation ist eine Kühlung mit Meerwasser nicht mehr notwendig und es entsteht sofort das benötigte hochreine Speisewasser für den Elektrolyseur.

Die Kosten für ultrareines Wasser werden niedriger sein als beispielsweise für den Einsatz von Umkehrosmose (RO), was den gesamten elektrischen Wirkungsgrad des gesamten Wasserstoffsystems verringert. Denn Umkehrosmose ist ein elektrisch betriebener Prozess.

Die wichtigsten Ergebnisse des Projekts

Das Hauptergebnis ist der funktionierende Beweis des technologischen Prinzips durch den Bau eines funktionierenden Membrandestillationssystems, dessen Integration in den Elektrolyseur und die Demonstration des kombinierten Systems am Dock des Seehafens Texel.

Das Foto unten zeigt die Installationen am Demostandort. Die Elektrolyseur- und Membrandestillationsanlagen sind beide in einen Container eingebaut, um sie zum Demostandort auf Texel transportieren zu können. Der Elektrolyseur des Projektpartners Hydron Energy im blauen Container und im grau/weißen daneben die Membrandestillationsanlage von Wageningen Food & Biobased Research.

Der Meerwassereinlass (Pumpe mit Sandfilter), um das Meerwasser direkt zur Membrandestillationsanlage zu pumpen, befindet sich in der rechten Ecke des Docks. Der Elektrolyseur hat auf dem durch die Membrandestillation erzeugten Wasser die erwartete Menge Wasserstoff erzeugt. Dieses Wasser wird mithilfe der vom Elektrolyseur abgegebenen Restwärme erzeugt.

Eine wirtschaftliche Bewertung hat gezeigt, dass durch die mit der Restwärme erzeugte Wassermenge zusätzliche Vorteile erzielt werden können. Etwa ein Drittel des produzierten Wassers wird für die Wasserstoffproduktion verwendet. Zwei Drittel des produzierten Wassers stehen für andere Zwecke zur Verfügung.

Dabei handelt es sich um sehr reines Wasser, das in Gebieten/Zeiträumen mit Wasserknappheit, im Offshore-Bereich, aber auch für Trinkwasser oder industrielle Anwendungen interessant ist.

Grüner Wasserstoff

„Grüner“ Wasserstoff ist ein wichtiger Teil des Übergangs zu einer Gesellschaft ohne fossile Brennstoffe. Es kann unter anderem als Brennstoff und als chemischer Rohstoff für verschiedene industrielle Prozesse verwendet werden. Darüber hinaus ist es eine wichtige Lösung zur Pufferung nachhaltiger Energie in Spitzenzeiten sowohl der Wind- als auch der Solarenergie.

Zu Spitzenzeiten ist Solar- und Windenergie oft kostenlos oder wird vom Kunden sogar bezahlt, um eine Überlastung des Netzes zu verhindern.

In solchen Momenten kann Offshore-Windenergie in Wasserstoff umgewandelt werden. Ein weiterer Vorteil der Produktion von Wasserstoff auf See besteht darin, dass die bestehende Gaspipeline-Infrastruktur für den Transport von Wasserstoff an Land genutzt werden kann, was deutlich günstiger ist als die Installation zusätzlicher Stromleitungen, um die Windenergie an Land zu bringen.

Nächste Schritte

In der nächsten Phase soll dieses Konzept in größerem Maßstab (0,5-1 MW) an einem Offshore-Standort mit relevanten Partnern demonstriert werden. Potenziell interessante Partner für ein solches Folgeprojekt sind Netz- und Windparkbetreiber, Hersteller von Membrandestillation und Polymerelektrolyt-Wasser-Membranelektrolyse sowie einer Offshore-Plattform (Demostandort).

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Grüner Wasserstoff auf See günstiger und nachhaltiger, 22. September 2022