Modellprojekt “Grünes Gas für Bremerhaven”

Bremerhavens nachhaltiges Gewerbegebiet „Lune Delta“: Dort werden seit knapp zwei Jahren Produktion, Speicherung und Anwendungsfelder von Wasserstoff untersucht. Foto: Bremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung (BIS)

Das Modellprojekt „Grünes Gas für Bremerhaven“ untersucht, wie sich Windenergie in Form von Wasserstoff speichern lässt. Übergeordnetes Ziel ist es, die Etablierung der Green Economy in der Hafenstadt voranzutreiben.

Windenergie in Form von Wasserstoff speichern, ein Elektrolyseur-Testfeld aufbauen und fünf Anwendungsfälle erproben: Das ist das Ziel des Modellprojekts „Grüner Wasserstoff für Bremerhaven“, gefördert mit 20 Millionen Euro vom Land Bremen und der Europäischen Union (EFRE). Die Forschungspartner Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES, Hochschule Bremerhaven und Technologie-Transfer-Zentrum (TTZ) Bremerhaven wollten in zwei Jahren Projektlaufzeit damit den Grundstein für ein „Kompetenzzentrum Wasserstoff“ in der Seestadt legen.

Sonne und Wind sind nicht jeden Tag in gleichem Maße verfügbar. Deshalb benötigt eine Energieversorgung, die in zunehmendem Maße auf erneuerbare Energien setzt, ein Speichermedium, um die natürlichen Schwankungen ausgleichen und Überschüsse erhalten zu können. Wasserstoff als molekularer Energiespeicher, der durch Verbrennung wieder zu Energie wird, gilt als ein zentraler Baustein der Energiewende.

Grün produzierter Wasserstoff

Die Produktion von Wasserstoff soll im Rahmen des Projektes auch in Bremerhaven (Bremen, rund 113.000 Einwohner) anlaufen. Die Windenergieanlage AD8 im südlichen Fischereihafen nahe des nachhaltigen Gewerbegebiets „Lune Delta“ liefert den regenerativen Strom, um die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff (Elektrolyse) durchzuführen – auf diese Weise ist der Wasserstoff CO2-neutral produziert und damit „grün“.

Die Einrichtung eines Elektrolyseur-Testfeldes war nicht nur durch Klimaziele motiviert, sondern verspricht auch starke strukturpolitische Impulse und Know-how-Aufbau für einen wachstumsstarken Zukunftsmarkt. „Wir wollen Bremerhaven zu einem Kompetenzzentrum für Wasserstoff machen“, erklärt Bremens Senatorin für Wissenschaft und Häfen Dr. Claudia Schilling. „Die Entwicklung von Wasserstoffproduktion und -anwendung hin zur Wettbewerbsfähigkeit ist das übergeordnete Ziel des Projektes. Damit wollen wir auch die Entwicklung des nachhaltigen Gewerbegebiets Lune Delta sowie die Etablierung der Green Economy in Bremerhaven vorantreiben.“

Ersatz für fossile Energieträger?

16 Millionen Euro der nationalen und EFRE-Fördermittel flossen in den Aufbau von 2 MW-Elektrolyseleistung und die Vorbereitung von acht weiteren Testpads für insgesamt bis zu 10 MW-Elektrolyseurleistung. Durch die Nähe zum benachbarten Dynamic Nacelle Testing Laboratory (Dynalab) des Fraunhofer IWES ergeben sich Synergien: Durch Anschluss an einen der weltweit leistungsstärksten dynamischen Stromnetzemulator können die Auswirkung von Netzschwankungen auf die Elektrolyseure untersucht und ihre elektrischen Eigenschaften bestimmt werden.

Mit Projektbeginn im Sommer 2020 starteten auch die Aktivitäten der Forschungspartner Hochschule Bremerhaven und ttz Bremerhaven. Anwendungen im Logistik- und Verkehrsbereich sowie in der Lebensmittelindustrie wurden daraufhin untersucht, ob Wasserstoff fossile Energieträger zumindest teilweise ersetzen könnte.

„Wir sehen große Einsparpotenziale und in der Wasserstoffanwendung eine echte Alternative“, sagt Markus von Bargen, Technischer Leiter des TTZ Bremerhaven. Das Fraunhofer IWES testete auch den Betrieb einer Offshore-Messboje. Der Energiebedarf für die kontinuierliche Datenaufzeichnung auf hoher See wurde dabei durch eine Brennstoffzelle bereitgestellt.

Alternative Kraftstoffe für die maritime Wirtschaft

„Ziel der Forschung ist es, für insgesamt vier Anwendungsfelder eine CO2-neutrale Versorgung mittels Wasserstoff zu erreichen“, sagt Dr. Carsten Fichter, Professor der Hochschule Bremerhaven im Bereich Windenergietechnik und Energiewirtschaft sowie Gesamtprojektleiter der Forschungspartner Hochschule und TTZ Bremerhaven. „Wir wollen beispielsweise durch die Kopplung von Windstrom und Wasserstoff alternative Kraftstoffe für die maritime Wirtschaft und Schifffahrt nutzbar machen.“

Dabei komme der Speicherung und Verteilung von Wasserstoff und elektrischer Energie eine zentrale Bedeutung zu, die für die flächendeckende Nutzung von Wasserstoff unabdingbar sei. „In diesem Projekt werden alle Forschungs- und Entwicklungskompetenzen zum Thema Wasserstoff in Bremerhaven gebündelt, um gemeinsam neue technische Anwendungen von Wasserstoff zu erschließen und sie in die Praxis zu überführen“, erläutert Prof. Dr. Gerhard Schories, Institutsleiter im TTZ Bremerhaven.

Das Elektrolyse-Testfeld soll auch nach Projektende im Sommer 2022 grünen Wasserstoff für Abnehmer in der Region bereitstellen – im Volllastbetrieb rund eine Tonne pro Tag. Er soll dafür in Drucktanks gespeichert und in das Gasnetz eingeleitet werden. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von der Verwendung zur Erzeugung synthetischer Kraftstoffe für Fahrzeuge und Methanersatz für die Gasheizung von Gebäuden bis zum Ersatz fossiler Rohstoffe in der Industrie. Sara Hritz

Die Autorin: Sara Hritz ist Projektkoordination beim Technologie-Transfer-Zentrum (TTZ) Bremerhaven.