Kohleausstieg

Wasserstoff statt Kohle: Weltgrößte Power-to-Gas-Anlage entsteht in Linz

Siemens AG

Das Besondere der PEM-Elektrolyse ist die protonenleitende Proton-Exchange-Membrane. Ihre spezielle Eigenschaft: Sie ist durchlässig für Protonen, aber nicht für Gase wie Wasserstoff oder Sauerstoff.

H2FUTURE wird die derzeit weltweit größte PEM-Elektrolyseanlage zur Erzeugung grünen Wasserstoffs. Nun wurde im österreichischen Linz der offizielle Baubeginn der Anlage gefeiert.

Noch Ende 2018 soll die Power-to-Gas-Anlage mit der Erzeugung von CO2-neutralem Wasserstoff beginnen. Dieser könnte langfristig dazu dienen, Branchen wie die Stahlindustrie zu revolutionieren.

von: Dr. Ulrich Kreutzer, Siemens AG, München

Weltweit verbrauchen wir jährlich 600 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff. 95 Prozent davon werden über eine CO2-lastige Gasreformierung gewonnen. Mit dem EU-geförderten Projekt H2FUTURE im oberösterreichischen Linz wollen Siemens, Verbund, voestalpine und mehrere Partnerfirmen nun den Beweis antreten, dass CO2-frei erzeugter Wasserstoff speziell die Stahlindustrie grundlegend verändern könnte. Wie das geht? Heute basiert die Herstellung von Stahl noch auf fossilen Energieträgern wie Kohle. Wenn es gelänge, diese durch grünen Wasserstoff zu ersetzen und in neuen Produktionsverfahren zu nutzen, ließe sich die Branche langfristig dekarbonisieren – ein wichtiger Schritt, um die weltweiten Klimaziele zu erreichen. Die Lösung heißt Power-to-Gas. Dabei wird regenerativer Strom genutzt, um Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Dabei wird kein Kohlendioxid emittiert.

1.200 Kubikmeter Wasserstoff pro Stunde

Herzstück der Anlage in Linz wird die neueste Produktgeneration des Siemens-Elektrolyseurs sein, der Silyzer 300. Die geplante Leistung: 6 Megawatt. So können pro Stunde 1.200 Kubikmeter grüner Wasserstoff produziert werden. Basis ist Strom aus erneuerbaren Quellen des größten österreichischen Stromunternehmens Verbund. Bei der Umwandlung von Strom in Wasserstoff wird ein Wirkungsgrad von 80 Prozent angestrebt. Damit ist die Anlage die wirkungsvollste und modernste ihrer Art. Künftig wird der österreichische Stahlkonzern voestalpine von dieser Technologie profitieren.
 


Sukzessiver Ersatz der Kohle

Die Elektrolyseeinheit entsteht auf dem Gelände von voestalpine. Das Fundament ist bereits fertig, die Hallenkonstruktion wird derzeit gebaut. Im Sommer werden die Kernkomponenten zur Elektrolyse geliefert und noch 2018 soll die Anlage erstmals CO2-frei Wasserstoff produzieren. Der Start des umfangreichen zweijährigen Versuchsprogramms ist für Frühjahr 2019 geplant.

Den produzierten Wasserstoff wird voestalpine direkt in seine Kokereigasleitung einspeisen und testen, wie sich die Elektrolyse in den Stahlerzeugungsprozess integrieren lässt. Ziel ist es, innerhalb der nächsten beiden Jahrzehnte die Kohle, die zur Herstellung von Stahl derzeit noch unentbehrlich ist, sukzessive durch alternative Energieträger zu ersetzen. Erst durch Erdgas, langfristig aber direkt durch Wasserstoff.
 


Schnellstartfähig und wartungsarm

Der Wasserstoffelektrolyseur ist dafür wie geschaffen. Nur wenige Sekunden braucht er, um mit der Wasserstoffproduktion zu beginnen, und ist damit auch optimal geeignet, um Netzdienstleistungen für das Übertragungsnetz bereitzustellen. Gleichzeitig ist er wartungsarm, funktioniert ohne Gefahrenstoffe und der gewonnene Wasserstoff ist – abgesehen von etwas Wasserdampf – mit bis zu 99,9 Prozent auch ohne weitere Aufbereitung sehr rein. Ganz ohne Schwefel-, Stickstoff- oder Kohlenstoffrückstände.

Günstiger Strom ist der Schlüssel

Entscheidend ist: Je größer und günstiger die umwandelbaren Strommengen sind, desto größer sind die Kapazitäten potenzieller Anlagen und desto günstiger wird der Wasserstoffpreis. Daher sind sonnen- und windreiche Regionen besonders interessant, beispielsweise Länder aus dem Mittleren Osten oder Australien. Noch liegen die größten PEM-Anlagen im einstelligen Megawattbereich. Aktuell laufen aber bereits Gespräche mit Interessenten, die Größenordnungen von bis zu 500 Megawatt und mehr anvisieren. Sie könnten der Stahlbranche, aber auch ganz anderen Industriezweigen helfen, CO2-Emissionen einzusparen und die weltweite Dekarbonisierung voranzutreiben.
 


Über H2FUTURE

H2FUTURE wird mit Mitteln der Europäischen Kommission (FCH JU Fuel Cell and Hydrogen 2 Joint Undertaking) gefördert. Das Projekt wird von VERBUND Solutions koordiniert, Projektpartner sind Siemens, voestalpine, Austrian Power Grid, K1 MET und ECN. Mehr Informationen unter: https://h2future-project.eu/  

Über den Autor:
Dr. Ulrich Kreutzer arbeitet bei der Siemens AG im Bereich Corporate Technology, Research In Energy and Electronics, Strategy and Project Communication.

Tel.: 089 636-634603
ulrich.kreutzer@siemens.com
www.siemens.com/ingenuityforlife