Wenn bestimmte Standortfaktoren einer Windkraftanlage günstig sind, kann die Nutzung von überschüssigem Strom aus der Windkraft zur Wasserstofferzeugung Zusatzerlöse generieren. Es ist vorteilhaft, dies bereits bei der Projektierung neuer Anlagen zu berücksichtigen.
Warum ist die Integration der Wasserstofferzeugung in Windparks sinnvoll?
Die Integration der Wasserstoffproduktion in Windparks kann diverse Vorteile bieten, sowohl in ökonomischer als auch ökologischer Hinsicht. Wasserstoff ist ein flexibler Energieträger, der als Schlüsselelement der Energiewende gesehen wird und zur Dekarbonisierung verschiedener Sektoren beitragen kann. Die Produktion von klimaneutralem Wasserstoff erfordert Energie aus erneuerbaren Quellen wie Windkraft, mit der sich per Elektrolyse grüner Wasserstoff erzeugen lässt. Dieser Wasserstoff und seine Folgeprodukte können deutliche Treibhausgaseinsparungen und Zusatzerlöse erzielen.
Ideale Nutzungsformen für Windkraft zur Wasserstofferzeugung
Zunächst gilt es zu prüfen, welche Potentiale und Bedarfe in der festgelegten Region liegen. Ausschlaggebend sind zum Beispiel ein hohes Interesse an Mobilität, energieintensive Unternehmen und Netzengpässe in der Region.
Der produzierte Wasserstoff ist ein Energieträger, der elektrische Energie für jeden anderen Sektor (Mobilität, Industrie, Wärme, Strom) nutzbar machen kann. Dabei kann Wasserstoff Stromüberschüsse des Windparks speichern. Er kann aber auch gezielt erzeugt und vermarktet werden. Daraus ergeben sich viele verschiedene Use-Cases.
Der entstehende Wasserstoff kann als Speicher dienen, der in Zeiten geringer Windaktivität oder hoher Stromnachfrage durch Brennstoffzellen wieder in Strom umgewandelt wird. Die Einspeisung von Wasserstoff in das Gasnetz ist eine einfache Nutzungsform mit einem festen Abnehmer. Weitere Optionen sind die Herstellung synthetischer Kunst- und Kraftstoffe und der Einsatz in der Stahlindustrie. Zudem schafft der Elektrolyseur über seine Zuschaltfunktion eine Netzdienlichkeit, welche das Stromnetz stabilisiert und so ein flexibles Energiesystem ermöglicht. Der Elektrolyseur erzeugt darüber hinaus Abwärme und Sauerstoff für weitere Anwendungen.
Standortfaktoren für eine effiziente H2-Produktion
Ein Standort für Windkraft zur Wasserstofferzeugung ist geeignet, wenn
- ausreichend Fläche sowie konstante Windgeschwindigkeiten zur Verfügung stehen,
- lokale Verfügbarkeit von Ressourcen (Wasser und Erneuerbarer Strom) vorhanden ist, und/oder
- Nähe zu potenziellen Wasserstoffabnehmern gegeben ist.
In Bezug auf eine geringe Entfernung zu Verbrauchern sollte die Möglichkeit zur Wasserstoffeinspeisung in das bestehende Erdgasnetz (Wasserstoff als Beimischung) überprüft werden. Auch eine nahe Anbindung an das geplante Wasserstoff-Kernnetz (reiner Wasserstoff), welches bis 2032 geplant ist, sollte gegeben sein. Tankstellen und die Wärmeeinspeisung in das Wärmenetz benötigen einen lokalen Elektrolyseurstandort. Über die Wasserstoffabfüllung in Trailern kann Wasserstoff auch zu weiter entfernten Kunden geliefert werden.
Erlösmöglichkeiten für Bestandsanlagen und Potentiale für Neuanlagen
Die Integration von Elektrolyseuren in Windparks ermöglicht zusätzliche Einnahmen durch den Verkauf von Wasserstoff und seinen Derivaten sowie der Abwärme und des produzierten Sauerstoffs. Dazu entsteht der Mehrwert, bei Stromüberschuss den Windpark nicht abzuregeln, sondern die Erneuerbare Energie fortschrittlich zu nutzen. Umfassende Gespräche mit Kommunen und Windparkbetreibern zeigen, dass diese Zusatznutzung für die betreffende Region immer interessanter wird. Die dargestellten Faktoren tragen dazu bei, die Rentabilität von älteren Anlagen und die Effizienz von neuen Windparks zu steigern.
Praxisbeispiele
Die genannten Nutzungsformen, Standortfaktoren und Erlösmöglichkeiten stellen idealisierte Fälle dar. In der Praxisanwendung sind oft nur Teile davon umsetzbar, die dennoch einen beträchtlichen Mehrwert bieten. Projekte wie „H2Mare“ und „H2ORIZON“ demonstrieren die Potenziale der direkten Wasserstoffproduktion aus Windenergie und der Sektorenkopplung in der Praxis.
Fazit
Die Nutzung von Windkraft zur Wasserstofferzeugung ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigen Energieversorgung. Die Synergieeffekte zwischen Wasserstoff und Windkraft tragen zur Effizienzsteigerung erneuerbarer Energieträger bei und unterstützen die Sektorenkopplung sowie den Klimaschutz. Seine Vielseitigkeit macht Wasserstoff zu einem attraktiven Energieträger der Zukunft.
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