Trennende Wasserelektrolyse – eine Methode, bei der grüner Wasserstoff zu 20 €/MWh unter Nutzung der Schwankungen erneuerbarer Energien hergestellt wird.

Spanien bereitet sich darauf vor, mit einem Projekt eine neue Ära in der Produktion von erneuerbarem Wasserstoff einzuleiten – einem Projekt, das Wasser, Sonnenstrahlung sowie ein Design kombiniert, das ohne Anschluss an das Stromnetz funktionieren soll.

Die von H2Pro sowie dem internationalen Entwickler Doral Hydrogen vorangetriebene Initiative rückt Extremadura in den Mittelpunkt eines Ansatzes, der darauf abzielt, Kosten zu senken, Klimatrackierbarkeit sicherzustellen und herauszufinden, wohin eine noch in der Demonstrationsphase befindliche Technologie führen kann.

Das Duo grüner Wasserstoff und erneuerbare Energien

Das Projekt, das als erstes seiner Art in Spanien präsentiert wird, stützt sich auf die DWE-Technologie – Abkürzung für Decoupled Water Electrolysis – ein dekoppeltes Elektrolyseverfahren, das die Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff in zwei getrennten Schritten vornimmt.

Laut H2Pro ermöglicht diese Architektur die Bewältigung der Intermittenz von Photovoltaikanlagen, den Betrieb ohne Membran sowie die Vermeidung einiger Probleme im Zusammenhang mit Abnutzung und Effizienz, die bei herkömmlichen Systemen auftreten. Zudem behauptet das Unternehmen, dass sein Design besser auf die Start- und Stoppschleifen erneuerbarer Energien abgestimmt ist.

In der ersten Phase wird ein 5-MW-DWE-Elektrolyseur direkt in Gleichstrom mit einer Solarenergieerzeugungskapazität von 10 MWp verbunden. Später soll das Gesamtsystem auf eine Elektrolysekapazität von 50 MW und eine Photovoltaikleistung von 80 MWp ausgebaut werden.

Ziel ist es, dass die gesamte Anlage außerhalb des Stromnetzes funktioniert und Wasserstoff ausschließlich mit Solarenergie erzeugt, wobei die strengsten Anforderungen an nicht-biologische Erneuerbarnährstoffe, auch als RFNBO bekannt, erfüllt werden.

Es geht dabei nicht nur um Technologie. H2Pro argumentiert, dass der Preisrückgang bei erneuerbarer Elektrizität sich nicht in derselben Intensität auf Wasserstoff übertragen hat. Laut ihren Berechnungen liegen die Kosten für herkömmliche Projekte im Rahmen von Energiekaufverträgen für grüne Energie bei etwa 50 Euro pro MWh, während in einer vom Netz getrennten Konfiguration Kosten von rund 20 Euro pro MWh erreicht werden können.

Das Unternehmen errechnet damit eine Einsparung von 2,5 Mal und betont, dass sein System das Warten im Warmbetrieb vermeidet und über einen weiten Betriebsbereich hinweg eine hohe Effizienz aufrechterhält – zwei Faktoren, die es als entscheidend für die Senkung der durchschnittlichen Wasserstoffherstellungskosten, also des LCOH, ansieht.

Aus Sicht von Hydrogen Europe ist die Bewertung positiv, wenn auch nicht ohne Nuancen. Der europäische Verband betrachtet dieses Modell als eines der anspruchsvollsten im Bereich der Elektrolyse, gerade weil der Elektrolyser an eine eigene Solanlage angeschlossen ist und nicht von dem Stromnetz abhängt.

Nach seiner Ansicht garantiert dies Wasserstoff, der vollständig erneuerbar ist, verringert den Druck auf ein bereits überlastetes Netz und verbessert die Nachvollziehbarkeit des Energiebeitrags. Zudem präsentiert er dies als eine besonders nützliche Lösung in Regionen mit reichlichen erneuerbaren Ressourcen und in der Nähe von Wasserstoffeinleitstellen.

Warum Extremadura?

Auch die Wahl von Extremadura ist kein Zufall. H2Pro betont, dass die Region über einige der besten Solarenergiequellen Europas verfügt, ausreichend Boden für großangelegte Erneuerungsprojekte hat und in der Nähe von Einleitstellen des Gasnetzes von Enagás liegt.

Diese Kombination eröffnet den Weg für einen ersten Einsatz von Wasserstoff durch Mischung mit Erdgas – eine Lösung, die das Unternehmen als vorübergehend und realistisch beschreibt. Mittelfristig würde der Standort an Wert gewinnen, falls die Entwicklung des H2Med-Korridors vorangetrieben wird, den das Unternehmen als zukünftigen Einspeisepunkt sieht, um die Produktion in Extremadura mit dem europäischen Bedarf zu verbinden.

José María Sánchez, Leiter der Abteilung für Verbrennung und Gasifizierung beim CIEMAT, bezeichnet den Vorschlag als „die Vorreiterrolle der energetischen Autarkie“, warnt jedoch davor, dass die Machbarkeit eine Elektrolyse mit hoher Toleranz gegenüber Unterbrechungen sowie ein sehr präzises Steuerungssystem zwischen erneuerbaren Energiequellen und dem Elektrolyseur erfordern. Laut dem Experten wäre es unrealistisch, von einer massiven industriellen Einführung vor 2030 auszugehen; dieses Jahr sollte vielmehr als Zeitrahmen zur Validierung von Prototypen und Pilotanlagen angesehen werden.

H2Pro und Hydrogen Europe argumentieren, dass das Mischen von Wasserstoffarten als Zwischenschritt dienen kann, um bestehende Infrastrukturen zu nutzen und die Emissionen schnell zu senken, erkennen aber auch an, dass dies nicht der effizienteste Einsatz von erneuerbarem Wasserstoff ist. Die Herausforderung besteht darin zu zeigen, dass der Wasserstoff dort und zur richtigen Zeit produziert werden kann, wo saubere Ressourcen vorhanden sind, in ein flexibleres System integriert werden kann und verhindert wird, dass die Technologie zu einer bloßen Versprechung statt zu einer echten Lösung wird.

Spanien strebt danach, sich als Testfeld für eine Elektrolyse der dritten Generation zu etablieren – und bei erfolgreicher Umsetzung auch als einer der Schlüsselakteure des zukünftigen H2Med-Korridors, der dazu dient, grünen Wasserstoff zwischen der Iberischen Halbinsel und dem übrigen Europa zu transportieren.