Anforderungen, Effizienz, Flexibilität und Expertise

Anforderungen

In der aktuellen Wasserstoff-Diskussion scheint es wieder einmal augenfällig zu sein, dass Politiker sich von einzelnen „Einflüsterern“ aus Industrie und Forschung beeinflussen lassen, ohne das große Ganze zu sehen, und – analytisch und rational – die relevanten Anforderungen zu identifizieren und zu formulieren.

Das Ziel eines „grünen“ Wasserstoff-Ökosystems ist nicht die Maximierung von Forschungs- oder Produktionsaufträgen einzelner Forschungseinrichtungen oder Firmen, sondern wesentlich dabei mitzuwirken, die Welt vor einer Klimakatastrophe zu bewahren.

Auf dieser Basis wird sich auch ein wirtschaftlicher Erfolg einstellen, wenn Linz bei den zu erarbeitenden / erarbeiteten Lösungen zum Vorreiter wird.

Bei allen Vorhaben, besonders im technischen Bereich (aber nicht nur), wird der Grundstein über Erfolge oder Misserfolg eines Projekts zum Großteil in der Formulierung der Anforderungen gelegt!

Übertragen auf das Wasserstoff-Projekt muss die Effizienz im Zentrum aller Anforderungen stehen, wie nachfolgend erläutert wird.

Effizienz

Das Thema Effizienz muss hier GLOBAL betrachtet werden. Das heißt, es geht hier nicht in erster Linie um die Effizienz der Wasserstoff-Nutzung, sondern zuerst um die Effizienz zur Erreichung eines energetischen Zieles (z.B. Mobilität, Thermische Energie, etc.).

Der Schluss aus dieser Betrachtung muss sein: Wasserstoff soll nur dort eingesetzt werden, wo es keine effizienteren klimaneutralen Alternativen gibt.

(Anmerkung 1: aus diesem Grund MUSS Wasserstoff für den Einsatz in der Individual-Mobilität ausgeschlossen werden, da bekanntlich(?) ein H2-Brennstoffzellen-Fahrzeug (FCEV) für die gleiche Wegstrecke die 2,5 bis 3 – fache Primärenergie im Vergleich zu einem Batterie-elektrischen Fahrzeugs (BEV) benötigt.

Weiters deuten alle Zeichen darauf, dass dies auch in der Transport-Mobilität nicht zum Durchbruch kommen wird, außer es findet eine massive Markverzerrung durch (falsche) öffentliche Subventionen statt.)

(Anmerkung 2: Natürlich ist die Effizienz auch ein Thema in der Wasserstofferzeugung selbst. Dies ist aber selbstredend, da dies direkt in die Kostenrechnung einer Wasserstofferzeugungsanlage einfließt.)

Anwendungen:

Auf der Basis des Grundprinzips „H2 nur dort, wo es keine effizienteren Alternativen gibt“ ergeben sich (aus heutiger Sicht!) folgende Anwendungen:

1. Der industrielle Einsatz von H2 in der Stahlerzeugung, um dort den Einsatz von fossiler Kohle zu eliminieren, scheint die derzeit wichtigste, valide Anwendung von Wasserstoff zu sein. Die VOEST Alpine ist hier schon auf dem richtigen Weg und sollte von der Stadt Linz entsprechend unterstützt werden.
2. Der industrielle Einsatz von H2 in allen Industrien, die bisher „blauen“ Wasserstoff aus Methan beziehen.
3. Methanisierung durch Mikroorganismen („natürliches“ Power-to-Gas) wie es z.B. bei der RAG in aktuellen Forschungsprojekten umgesetzt wird.
4. Auch bei der Anwendung des derart erzeugten Methans sind wieder globale Effizienz-Überlegungen anzuwenden: Methan nur dort anwenden, wo es keine effizienteren Alternativen gibt. In der Gebäudeheizung ist z.B. die erste Wahl die Einsparung (durch Gebäudeisolierung, vorzugsweise mit nachwachsenden Rohstoffen), sowie andere hocheffiziente Alternativen (wie z.B. Wärmepumpen).
5. Für weitere Anwendungen wie z.B. eFuel - Erzeugung für Transportschifffahrt oder Flugverkehr sehe ich derzeit Optionen in der Forschung, in den Bereichen Antriebstechniken (Brennstoffzelle oder Verbrennungsmotoren umrüsten auf z.B. Methanol, oder gleich z.B. e-Kerosin erzeugen) und vor allem Umrüstungen (wie können bestehende Schiffe / Flugzeuge auf eFuels umgerüstet werden. Weiters bietet das Thema Effizienzsteigerung bei der Erzeugung von eFuels ein weites Betätigungsfeld, wobei der Standort Linz aber wahrscheinlich nicht die erste Wahl ist.

Flexibilität – Volatilität in der Erzeugung

Volatil erzeugter „grüner“ Überschuss-Strom aus Photovoltaik oder Windenergie kann nicht so einfach in Elektrolyse-Anlagen zur H2-Erzeugung eingesetzt werden. Stattdessen ist eine H2-Elektrolyse derzeit (meines Wissens) nur als kontinuierlicher Prozess möglich, und benötigt daher eine kontinuierliche Energiequelle, welche z.B. in einer Grundlastberechnung des Stromnetzes berücksichtigt werden muss.

Damit aber der volatile Überschuss-Strom vollständig in H2 umgewandelt werden kann, sind hier Möglichkeiten der Flexibilisierung gefragt.

In Frage kommende Optionen könnten z.B. sein:

1. Ausgleich der volatilen Stromerzeugung durch elektrische Kurzzeitspeicher (Batterien)
2. Elektrolyseanlagen flexibilisieren, um kurzzeitige Leistungsänderungen effizient umzusetzen, bis hin zum vollständigen dynamischen Herunter- bzw. Hochfahrens.

Flexibilität – Skalierbarkeit

Um Transportwege des generierten Wasserstoffs kurz zu halten, sollten sich die Elektrolyseure nahe am Anwendungsort befinden. Abhängig vom Anwendungsprofile sind dabei unterschiedliche Produktionskapazitäten notwendig. Ein Entwicklungsziel wäre es, basierend auf dem gleichen Grundprinzip unterschiedliche Anlagengrößen zu realisieren, und dabei vor allem auch kleinere Anlagen kostengünstig zu errichten und zu betreiben.

Rahmenbedingungen Primärenergie – Planung + Monitoring

Die Grundvoraussetzung für eine Wasserstoff-Erzeugung im großen Stil ist die Bereitstellung von ausreichender erneuerbaren Energie samt Infrastruktur (Netzausbau).

Ja nach Anforderungs- bzw. Zieldefinition muss daher einhergehend mit der eigentlichen Projektplanung auch die Entwicklung des Ausbaues der erneuerbaren Energie sowie der Netzinfrastruktur analysiert, geplant und ständig überwacht werden.

Negative Abweichungen vom Plan müssen ehestens in Maßnahmen zur Steigerung der  erneuerbaren Primärenergieproduktion münden. Hier ist eine enge Rückkopplung mit politischen Entscheidungsträgern unabdingbar.

Expertise

Alle Entscheidungen zur zukünftigen Wasserstoff-Strategie der Stadt Linz müssen von Industrie-unabhängigen und Partei-unabhängigen Experten aus dem Energie- und Klimaschutzbereich begutachtet und geprüft werden. Diese Expertenrunde muss gleich zum Beginn des Projektes berufen werden und sich einem öffentlich zugängigen Hearing stellen.