Im Oktober 2019 haben Equinor und der deutsche Gasnetzbetreiber Open Grid Europe (OGD) eine Machbarkeitsstudie für den Einsatz von blauem Wasserstoff in der deutschen Industrie vorgestellt. Im Rahmen des Projekts, das den Namen „H2morrow“ erhalten hat, sollen jährlich 8,6 TWh Wasserstoff an die Industrie und andere Endkunden in Nordrhein-Westfalen geliefert werden. Dies entspricht dem Energieverbrauch von 450 000 Vierpersonenhaushalten.
Deutschlands Ziel, bis zum Jahr 2050 weitgehend CO2-neutral zu werden, und dabei das Wachstum und die Entwicklung in der Industrie und in anderen Wirtschaftsbereichen sicherzustellen, erfordert eine Kombination von alternativen Emissionslösungen in mehreren Bereichen. Durch den umfassenden Ausbau von erneuerbaren Energien in den letzten Jahren hat Deutschland den erneuerbaren Anteil im Stromsektor wesentlich erhöht. Große Herausforderungen liegen jedoch in den energieintensiven Industriezweigen, beispielsweise in der Produktion von Stahl und Chemikalien. Laut den Partnern des H2morrow-Projektes bietet aus Erdgas gewonnener Wasserstoff das Potenzial einer kosteneffizienten Lösung zur Entkarbonisierung der deutschen Industrie. Es wird davon ausgegangen, dass bis 2030 eine komplette Wertschöpfungskette in Betrieb genommen werden könnte.
„Wir sind davon überzeugt, dass dieses Projekt wegweisend für andere CCS-Initiativen sein wird, sodass ein Ökosystem aus Speicherprojekten in der Nordsee entsteht.“
Bjarne Lauritz Bull-Berg, Country Manager, Equinor Deutschland
„Zusammengefasst geht es bei H2morrow darum, Erdgas von Norwegen nach Deutschland zu transportieren, das Gas durch autotherme Reformierung zu dekarbonisieren, und das anfallende CO2 mit einer Nettoreduktion des CO2-Fußabdrucks um 95 Prozent abzuscheiden. Anschließend wird das CO2 nach Norwegen transportiert und mehrere Tausend Meter unter dem Meeresboden sicher eingelagert“, erklärt Stephen Bull, Senior Vice President Wind and Low Carbon Development bei Equinor, im Rahmen des Pressegesprächs im Herbst 2019 in Berlin.
Blauer und grüner Wasserstoff
Die autotherme Reformierung kombiniert eine partielle Oxidation mit Dampfreformierung. Vereinfacht gesagt werden Kohlenwasserstoffverbindungen warme Luft und Wasserdampf zugeführt, wodurch diese in Wasserstoff und CO2 aufgespalten werden. Um eine weitgehend emissionsfreie Umwandlung in Wasserstoff zu erreichen, muss das anfallende CO2 abgeschieden und gespeichert werden. Dieser blaue Wasserstoff unterscheidet sich also vom grünen.
„In Deutschland liegt eine klare Präferenz auf grünem Wasserstoff, der durch Elektrolyse aus erneuerbarem Strom hergestellt wird. Das Problem ist, dass die Technologie noch nicht in großem Maßstab einsetzbar ist und erneuerbarer Strom noch nicht ausreichend verfügbar ist. Die Umstellung der deutschen Stahlindustrie von Kohle auf Wasserstoff erfordert beispielsweise 130 TWh jährlich. Das entspricht mehr Energie als sämtliche 30 000 Windkraftwerke an Land und 1 500 Offshore-Turbinen in Deutschland derzeit liefern“, erklärt Bjarne Lauritz Bull-Berg, Country Manager von Equinor Deutschland, gegenüber der AHK Norwegen.
Laut Bull-Berg würde eine größere Verfügbarkeit erneuerbarer Energien zu einem schnelleren Hochlauf der Wasserstofferzeugung führen. In der Zwischenzeit kann blauer Wasserstoff, der wesentlich weniger kostet als grüner Wasserstoff, eine zentrale Rolle in der Entwicklung des Wasserstoffmarktes einnehmen. Equinor glaubt jedoch, dass die Kosten für grünen Wasserstoff mit der Zeit wettbewerbsfähig und die beiden Wasserstoffformen einander perspektivisch ergänzen werden.
„Zusätzlich zu einer intermittierenden Quelle, die grün ist, benötigen wir eine blaue Grundlast. Mit der Zeit wird der grüne Anteil zunehmen, und es ist gut möglich, dass grüner Wasserstoff den blauen allmählich ersetzen wird“, erklärt Bull-Berg.
Northern Lights-Projekt als Schlüssel
Damit Wasserstoff aus Erdgas klimafreundlich ist, muss das bei der autothermen Reformierung anfallende CO2 abgeschieden und dauerhaft unterirdisch gespeichert werden (CCS). Es wird davon ausgegangen, dass die Investitionsentscheidung für das norwegische CCS-Projekt im Industriemaßstab im Herbst 2020 fällt. „Northern Lights“ ist der Name des Projektteils, der den Transport und die Einlagerung betrifft. Dieser wird von Equinor übernommen und bildet auch den Ausgangspunkt für die H2morrow-Initiative.
„Dass die Investitionen bewilligt werden, ist eine grundlegende Voraussetzung, denn derzeit ist keine Lösung für die CO2-Speicherung im Industriemaßstab verfügbar. Wir sind davon überzeugt, dass dieses Projekt wegweisend für andere CCS-Initiativen sein wird, sodass ein Ökosystem aus Speicherungsprojekten in der Nordsee entsteht – nicht nur in Norwegen, sondern auch in den Niederlanden und in England. Unser Ziel ist es, die dauerhafte Speicherung von CO2 unter dem Meeresboden auf eine rentable und sichere Weise zu ermöglichen, die auch von unseren Kunden angenommen wird“, erklärt Bull-Berg.
Nach dem Abscheiden wird das angefallene CO2 bei minus 25 Grad Celsius verflüssigt und auf dem Rhein nach Rotterdam transportiert. Von hier aus wird es nach Kollsnes (Gemeinde Øygarden) an der Westküste Norwegens verschifft, von dort aus in eine 120 Kilometer lange Offshore-Pipeline eingespeist und in die endgültige Lagerstätte mehr als 2 800 Meter unter dem Meeresboden in der Nordsee gepumpt.
Infrastruktur bereits vorhanden
Einer der Vorteile von blauem Wasserstoff als Ersatz für Erdgas besteht darin, dass die bereits vorhandenen Gasleitungen in Deutschland zum Wasserstofftransport genutzt werden können.
„Die Herausforderung bei der Durchführung einer solchen Umstellung besteht darin, die Versorgungssicherheit und einen machbaren Zeitplan für die beteiligten Unternehmen sicherzustellen. Deswegen ist die vorhandene Gasinfrastruktur wichtig. Unsere Studien zeigen, dass die Umstellung auf Wasserstoff technisch machbar ist“, erklärt Jörg Bergmann, Sprecher der Geschäftsführung von OGE im Rahmen des Pressegesprächs.
In der derzeitigen Projektphase wird versucht, weitere Industriepartner zu gewinnen. Thyssenkrupp hat im Rahmen einer Absichtserklärung zugesichert, die Integration von klimafreundlichem Wasserstoff in die künftige Stahlproduktion des Unternehmens zu untersuchen. Allein bei Thyssenkrupp in Duisburg lassen sich laut der Machbarkeitsstudie der Projektpartner mit blauem Wasserstoff jährlich mehr als zehn Millionen Tonnen CO2 einsparen, und vier- bis fünfmal so viel, wenn alle Stahlöfen in Deutschland auf Wasserstoff umgestellt würden.
„Unserer Meinung nach ist Wasserstoff der Schlüssel zu einer klimafreundlichen Zukunft. Langfristig ist das Ziel, aus erneuerbaren Energien gewonnenen Wasserstoff verstärkt zu nutzen“, erklärt Dr. Arnd Köfler, Chief Technology Officer von Thyssenkrupp.
In der Studie stellen die Partner darüber hinaus fest, dass es einer internationalen Lieferkette für blauen Wasserstoff bedarf, um die Kosten möglichst niedrig zu halten.
Aufbau eines europäischen Wasserstoffmarktes
H2morrow ist nicht die erste Wasserstoffinitiative von Equinor. Zusammen mit dem schwedischen Unternehmen Vattenfall und der niederländischen Gesellschaft Gasunie hat das Unternehmen das Konsortium „H2M“ gebildet, das das Ziel verfolgt, Vattenfalls Erdgaswerk Magnum in den Niederlanden auf Wasserstoff umzustellen. Auch hierfür sind Northern Lights und das norwegische CCS-Projekt im Industriemaßstab der Schlüssel. Bis spätestens 2027/28 sollen 400 Gigawatt Energie aus blauem Wasserstoff geliefert werden können.
Im Rahmen des Projekts „H21 North of England“ plant Equinor zusammen mit den Gasnetzbetreibern Northern Gas Networks und Cadent, bis 2035 das Erdgasnetz von sechs englischen Städten auf Wasserstoff umzustellen.
„Wasserstoff ist ein wichtiger Teil in unserer Strategie zur Dekarbonisierung. Wir erwarten, dass wir künftig Erdgas nach Europa verkaufen können. Wir sehen jetzt, dass ab 2030 immer mehr von diesem Gas dekarbonisiert angeboten werden muss, damit eine Nutzung überhaupt in Frage kommt. Künftig wird es nicht mehr möglich sein, Erdgas zur Verbrennung zu verkaufen, ohne dass das CO2 aufbereitet wird. Die Herstellung von blauem Wasserstoff durch autotherme Reformierung von Erdgas ist eine Weise, Kohlendioxid vor der Verbrennung zu eliminieren, sodass bei der Gasverbrennung keine Emissionen anfallen“, so Bull-Berg.