Das H2-Backbone in der niedersächsischen Provinz


12 / 04 / 22 - 5 minute read

Grüner Wasserstoff soll die Energiewende in Deutschland möglich machen.

Bestehende Gas-Pipelines und Salzkavernen spielen dabei eine wichtige Rolle. Ein industrielles Forschungsprojekt im niedersächsischen Etzel weckt Hoffnungen.

Der 21. November 2043 wird ein Samstag sein. Denn bis zu diesem Samstag werden wir das weltweit maximal zulässige CO2-Budget aufgebraucht haben, mit dem sich die Erderwärmung noch gerade eben auf 2°C eindämmen ließe. Sollte der Anstieg bei 1,5°C gestoppt werden, wäre die Uhr bereits am 28. April 2027 abgelaufen.

Um im Bild zu bleiben: Schleunigst muss eine massive Energiewende gelingen, bei der fossile Energieträger weit stärker als bislang durch regenerative ersetzt werden. Hierbei kommt dem Wasserstoff nach dem Willen der Bundesregierung eine zentrale Rolle zu. Denn er ermöglicht es, mit Hilfe erneuerbarer Energien die CO2-Emissionen vor allem in Industrie und Verkehr deutlich zu verringern. Mit der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) hat Deutschland einen Handlungsrahmen für die künftige Erzeugung, den Transport, die Nutzung und Weiterverwendung von Wasserstoff und damit für entsprechende Innovationen und Investitionen geschaffen. Insgesamt neun Milliarden Euro stehen für die Erforschung des Energieträgers bereit.

Die Idee von Wasserstoff als Energieträger ist nicht neu: Aus Wasser werden mit Hilfe von Strom bei der Elektrolyse Wasserstoff und Sauerstoff. Stammt der benötigte Strom aus regenerativen Quellen, spricht man vom sogenannten grünen Wasserstoff. Aus ihm wiederum lässt sich Energie gewinnen – sehr viel Energie sogar: Der Brennwert von einem Kilogramm beträgt 39,4 Kilowattstunden und ist damit dreimal so hoch wie der Energiegehalt von einem Liter Benzin.

Noch dazu verbrennt er völlig ohne Schadstoffe, weshalb viele Experten im Wasserstoff den Energieträger der Zukunft sehen, der Öl, Gas, Koks und Kohle ablösen kann. Weder bei der Produktion noch bei der Verwendung würde in diesem Fall klimaschädliches CO2 freigesetzt.

Gelingt die Elektrifizierung von Industrie, Verkehr, Haushalten und dem Wärmemarkt, wäre das nicht nur eine Energiewende, sondern es würde sämtliche Bereiche der Gesellschaft betreffen. Eine Wasserstoff-Wirtschaft wäre Realität und die komplette Dekarbonisierung das Ergebnis.


Autor

Markus Gerharz

Ein Windpark so groß wie die Niederlande

Dieser Königsweg hat allerdings einen Haken. Er benötigt extrem viel Energie. Wenn wir mit grünem Wasserstoff bis 2050 klimaneutral werden möchten, bräuchten wir nach Berechnungen des Fraunhofer Institutes das Vierfache an regenerativen Energien, was wir heute haben. Umgerechnet wäre das ein Windpark von der Größe der kompletten Niederlande. Weil das schlicht unmöglich ist, wird Deutschland auf Energie-Importe angewiesen sein, etwa aus Afrika.

Stand heute gibt es einen Bedarf von bis zu 60 Terrawattstunden (TWh) Wasserstoff in Deutschland – der noch aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Bis 2050 rechnet das Fraunhofer Institut mit 700 TWh – die dann idealerweise ohne fossile Energieträger komplett CO2-neutral produziert werden sollen. Davon wird weniger als ein Viertel hierzulande durch Elektrolyse hergestellt werden können. Der Rest muss importiert werden.

 

Knackpunkt Infrastruktur

Neben der Produktion und dem Import ist die notwendige Infrastruktur die Grundvoraussetzung für den Wandel zur H2-Wirtschaft. Über ein weitverzweigtes Pipeline-Netz, könnte gelingen, was mit Stromleitungen nicht möglich ist: Die im Wasserstoff gebundene Energie innerhalb des Landes von den Offshore-Windkraftanlagen an der Küste bis in den Süden nach Bayern zu transportieren.

Die Hoffnungen ruhen auf den bestehenden Gasnetzen, die sich wie Autobahnen oder Schienennetze durch das Land ziehen. Könnten sie als Wasserstoffnetz genutzt werden, wäre ein Teil der Infrastruktur bereits vorhanden. Der zweite Teil wären dann noch die benötigten Speicher. „Die Energiewende braucht ab spätestens dem Jahr 2030 Großspeicher, da das Wasserstoff-Angebot und die Nachfrage zeitlich und räumlich auseinanderliegen werden“, erklärt Boris Richter, der kaufmännischer Geschäftsführer der STORAG ETZEL GmbH.

Richter und seine Kollegen möchten zeigen, dass sich dafür auf einen Schatz im Boden unter dem niedersächsischen Dorf Etzel zurückgreifen lässt. Denn in mehreren hundert Metern Tiefe verläuft dort eine besondere Salzschicht im Erdreich, die den Standort zusammen mit dem Tiefwasserhafen in Wilhelmshaven (20 km entfernt) schon heute zu einem der wichtigsten Energie-Hubs in ganz Nordwest-Europa macht. In speziell gebohrten und mit Seewasser gesolten Kavernen-Speichern lagern hier namhafte Gashandelsunternehmen sowie Erdölbevorratungsorganisationen verschiedener europäischer Staaten und internationale Ölhändler Erdgas und Rohöl.  

Testprojekt für Großspeicher in Etzel

Diese Kavernen sollen ein wesentlicher Teil der deutschen Energiewende sein, wenn es nach Richter geht. Im Rahmen des Forschungsprojektes „H2 CAST Etzel“ wollen die STORAG ETZEL und die EKB Storage deshalb zusammen mit ihren Konsortialpartnern zeigen, dass die bestehenden Kavernen und die Obertageanlagen auch für die Speicherung und das Verteilen von Wasserstoff genutzt werden können.

Das gesamte Projekt musste aufgrund seines Umfangs aufgeteilt werden in „H2CAST I“ und „H2CAST II“. Für das erste Teilprojekt wurden bereits Landesmittel in Höhe von acht Millionen Euro genehmigt. Neben der Landesförderung soll es auch Unterstützung vom Bund für das zweite Teilprojekt geben. Der entsprechende Antrag auf Bundesförderung wird derzeit erarbeitet und im Laufe des Jahres beim Bundeswirtschaftsministerium (BMWK) gestellt.

„Die Wasserstoff-Produktion ist volatiler und aufgrund des geringeren Brennwertes gegenüber Erdgas wird der Speicherbedarf für Wasserstoff vier- bis sechsmal so hoch sein“, prognostiziert Richter. In Deutschland werden im Jahr 2050 Großspeicher-Kapazitäten in Höhe von 75 Terrawattstunden (TWh) benötigt. Davon decken die Kavernen in Etzel mit 22 TWh mehr als die Hälfte ab.

Für das Forschungsprojekt hat man bewusst zwei bestehende Kavernen gewählt, die aus technischen Gründen beim Solprozess bereits mit Kohlenwasserstoffen in Kontakt gekommen sind.  Können in diesen beiden Anlagen mit insgesamt 350 Tausend Kubikmetern geometrischem Volumen die hohen Reinheitsansprüche für Wasserstoff erfüllt werden, wäre dies ein wichtiger Schritt, um zu zeigen, dass die bestehenden Kavernen auch für den Energieträger der Zukunft genutzt werden können. Der Lebenszyklus der Kavernen würde sich verlängern – mit entsprechenden (volks-)wirtschaftlichen Vorteilen.

Gaspipelines helfen bei der Verteilung

Ein Vorteil der Großspeicher in Etzel ist auch der Anschluss an das überregionale Netz der Gaspipeline und der geplante Anschluss an den Energiedrehscheibe Wilhelmshaven. Gelingt es die Tauglichkeit der Gaspipelines auch für den H2-Transport nachzuweisen, könnte der importierte Wasserstoff in die Kavernen gefüllt und später über das Pipeline-Netz in das gesamte Land verteilt werden. „Mit dem Dreiklang von Import, Pipeline und Speicher hätte man das Rückgrat für die Wasserstoff-Versorgung in Deutschland“, so Richter. Und: Wo Pipelines bereits liegen, besteht Wegerecht und die bestehende Infrastruktur hat Ausbaupotential.

Das Projekt „H2 CAST Etzel“ läuft bis 2025, anschließend sind noch einmal zwei Jahre Forschungsphase bis Ende 2026 geplant. Damit es ein Erfolg wird, wollen die Macher mit größtmöglicher Transparenz gegenüber der Öffentlichkeit agieren. Die Widerstände gegen die Windenergie, die auch in verfehlter Kommunikation begründet liegen, sollen ein warnendes Beispiel sein. Die Testkavernen wurden deshalb von vorneherein als Demonstrationsanlagen eingerichtet, um etwaigen Sorgen und Ängsten der Menschen am Thema Wasserstoff-Speicherung von Anfang an offen zu begegnen.

Das kleine niedersächsische Etzel ist auf dem besten Weg auch im Jahr 2043 noch eines der wichtigsten Energie-Drehkreuze in Europa zu sein. Kein Wunder, dass das Interesse aus dem Ausland groß ist und „H2 CAST Etzel“ zum Nukleus für weitere Forschungsprojekte zum Beispiel in den Niederlanden werden soll.