Wasserstoff: Schlüssel zur Sektorenkopplung und Defossilisierung

H2-Gesamtsystemintegration in der Praxis - Wo klemmt's?
Forschungslücken und Anwendungslücken zur Gesamtsystemintegration von Wasserstoff adressieren und diskutieren (zum Beispiel Fragestellungen wie Elektrolyse nur netzdienlich einsetzen, Speichereinsatz nur saisonal, wie steuern wir die Kombination aus Gas und Strom in der Zukunft).

Frau Anne Schalling vom Reiner Lemoine Institut (RLI) wird die Studie „Netzdienliche Wasserstofferzeugung“ vorstellen. Im Anschluss freuen wir uns gemeinsam mit Frau Pia Hille von Next Kraftwerke GmbH sowie Herrn Christian Buchmüller von der Fachhochschule Westküste näher in die Praxis zur netzdienlichen Einbindung von Elektrolyseuren zu diskutieren.

Diskutieren Sie mit und stellen Sie gegebenenfalls Ihre konkreten Fragen zur Umsetzung solcher Projekte , damit wir unsere energetische Zukunft schneller transformieren können. Melden Sie sich gleich hier an.

Die Schiene noch nachhaltiger machen - Ist Wasserstoff die Lösung? Der Schienenverkehr soll bis 2050 klimaneutral werden. Bis 2030 sind laut Klimaschutzgesetz (2021) jährlich noch 85 Tonnen Kohlenstoffdioxidäquivalent zulässig. Im Jahr 2020 waren es noch 150 Tonnen. Allerdings sind heute 40 Prozent des deutschen Schienennetzes – einem der dichtesten der Welt – noch nicht elektrifiziert. Etwa ein Drittel der gefahrenen Zugkilometer wird aktuell von Dieseltriebzügen erbracht. Es müssen also Alternativen her. Zur Auswahl stehen: die bekannte Oberleitungslösung, die Batterie und Wasserstoffbrennstoffzellen. Doch wie kann die Entscheidung für eine neue Technologie gefällt werden? Passt die Alternative auf Basis technischer Aspekte zur Anwendung? Lässt sich die Alternative überhaupt wirtschaftlich umsetzen? Welche Emissionen verursacht der Betrieb mit der Umstellung schließlich? Sind alle Alternativen gleich gut für jeden Anwendungsfall?

Auf all diese Fragen möchten wir mit Ihnen und unseren Diskutanten Antworten finden. Auf der Basis des Wissens von Wolfgang Klebsch (VDE Gruppe) können Entscheidungen für die Alternativen in ihrem speziellen Anwendungsfall getroffen werden, denn eine Frage können wir schon vorziehen: Es gibt bisher keine Alternative, die automatisch die beste Lösung ist. Er wird uns näherbringen, welche Parameter für die Entscheidung ausschlag-gebend sind.

Darüber hinaus diskutieren wir mit den Herren Carsten Söffker  (Alstom Gruppe) und Jochen Steinbauer (Siemens Mobility GmbH) die Hauptfragen im Kontext Wasserstoffeinsatz auf der Schiene: In welcher Form wird Wasserstoff voraussichtlich zum Einsatz kommen? Was muss berücksichtigt werden, wenn Wasserstoff als Alternative eingesetzt werden soll?  

Wie auch in der vergangenen Veranstaltungen geben wir Ihnen auch hier die Möglichkeit aktiv mitzudiskutieren. Die Anmeldung zu der Veranstaltung finden hier. 

Schlau genug für die Wasserstoffanwendung? – Wissenslücken füllen
Das Thema Fachkräftemangel ist weder neu noch beschränkt es sich auf wenige Branchen. Wenn dann auch noch ein technologischer Wandel hinzukommt, bedeutet das, dass mit den veränderten Anforderungen Wissenslücken entstehen. Neue Technologien erfordern neue Berufe und somit neue Kompetenzen. Eine Technologie, die so weitreichend unsere bekannten Systeme auf den Kopf stellt, führt demnach zu einer großen Vielfalt an Berufsgruppen, die von der Veränderung betroffen sein werden. Die Integration von Wasserstoff in unsere Energiesysteme löst eine solche Kettenreaktion aus. Zudem sitzt uns bei diesem Thema die Komponente Zeit im Nacken, denn viel Zeit, Emissionsreduktionsziele zu erreichen, bleibt uns nicht.

In dieser Veranstaltung stellen wir Ihnen ein konkretes Projekt vor, dass tatkräftig die Wissenslücken füllt: Das Innovations- und Technologiezentrum Duisburg. Das Zentrum wird das ganze Spektrum von Innovationsentwicklung, Wissensvermittlung, Testung und Prüfung brennstoffzellenbasierter Antriebssysteme für den Straßen-, Schienen-, Wasser- und Flugverkehr sowie Aus- und Weiterbildung abdecken, insbesondere für Startups und KMU.

Darüber hinaus wird uns Herr Sven Geitmann (Herausgeber der Zeitschrift HZwei) einen Überblick über die Wasserstoffneuheiten von der Hannover Messe 2022 geben, die uns zeigen werden, in welche Richtung wir Wissenslücken füllen müssen.

Im Anschluss diskutieren wir mit Stefan Garche (Leiter Wasserstofftechnologien, VDE Renewables) und Joachim Jungsbluth (Senior Experte Wasserstoffsicherheit am  Zentrum für Brennstoffzellen Technik GmbH kurz ZBT) über die Anforderungen vorhandene Wissenslücken von Menschen im Berufsleben zu füllen und wie sich diese von Wissenslücken im universitären Kontext unterscheiden. Wir werden die Frage adressieren, welches Wissen zur Erreichung der Klimaschutzziele jetzt am dringendsten vermittelt werden sollte und natürlich werden wir Ihre Fragen einbeziehen. Melden Sie sich hier zu der spannenden Veranstaltung an. 

Wasserstoff im Alltag – Wir diskutieren, wie das gelingen kann 
In dieser Veranstaltung haben wir uns damit beschäftigt, wie Wasserstoff nun in unseren Alltag integriert werden wird. Eingeladen waren zwei Diskutanten, die bereits Elektrolyseanalgen in ihren Kommunen installiert haben: Experten Marco Krasser (Geschäftsführer SSW Wunsiedel GmbH) und Dr. Tim Husman (Geschäftsführer Energy Hub Emsland Entwicklungsgesellschaft mbH).

Die Diskutanten gaben zunächst einen Einblick zu den Gegebenheiten Ihrer Region und zu den Projekten. Im Anschluss wurden folgende Fragestellungen diskutiert:

1. Wie sehen heute die Geschäftsmodelle aus? 
2. Wie sehen sie in der nahen Zukunft aus?

Marco Krasser konnte berichten, dass das Geschäftsmodell mit den richtigen Abnehmern bereits heute ohne Förderung funktioniert. Dies sei keine leichte Aufgabe. Insbesondere auch die Nebenprodukte sollten wirtschaftlich und energetisch genutzt werden. In Wunsiedel funktioniert das durch die Anbindung der Kläranlage als Sauerstoffabnehmer und für die Nutzung der Abwärme. Auch für Lingen gab Tim Husman an, dass der Standort als Industrieknotenpunkt für Wasserstoff ein sehr guter Ausgangspunkt ist. Die Agrarwirtschaft spiele hier eine Schlüsselrolle, indem Landwirtschaftsmaschinen mit Wasserstoff betrieben werden und so ihre Emissionen reduzieren. 

Eine weitere lang diskutierte Frage war, was die beiden Experten einer Kommune raten, die den Strom der erneuerbaren Energien in der Region nutzen möchten?  

Die Antwort war deutlich: Die ganze Region muss eingebunden werden, damit die Akzeptanz hoch ist und auch der Nutzen herausgestellt wird. So kann Akzeptanz in der geschaffen werden. Darüber hinaus müssen all diejenigen Personen/Unternehmen aufgefordert werden mitzumachen, die auf den ersten Blick nichts mit Energie zu tun haben. Hier nutzte Stefan Garche (VDE Renewables) die Möglichkeit, seine „Stammtischfolien“ zu zeigen. Darauf war zu sehen, wie die Energiewende wahrgenommen wird, nämlich fast ausschließlich als Stromwende über Photovoltaik und Wind. Im Ergebnis ist der Stromeinsatz aktuell der kleineste Bereich neben Mobilität, Wärme und Energieprozessen. Hierfür ist die Sektorenkopplung ein fähiges Konstrukt, alle Sektoren über den Energiespeicher Wasserstoff zu vereinen. 

FCEV vom Fließband - Alles schon standardisiert?

Im April blieb die Veranstaltungsreihe beim Thema Produktion. Diesmal ging es um die Produktion von Brennstoffzellen für den Straßenverkehr. Die DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik) und POLARIX Partner haben in dieser Veranstaltung die neue Studie zum Thema: „Brennstoffzellensysteme in der E-Mobilität“ vorgestellt.

Die Mitautoren Dennis Heusser (VDE Gruppe) und Dr. Daniel Wothe (Polarix Partner GmbH) beschrieben die Zusammenhänge zwischen Normungslücken und Kosteneinsparungs-potentialen. Die Ergebnisse der Studie wurden mit Dr. Tanja Schneider (Elring Klinger AG) und Professor Dr.-Ing. Thomas von Unwerth (Technische Universität Chemnitz) im Anschluss diskutiert.

In dieser Diskussion, wurde nochmal deutlich, welche Probleme die Industrie bei fehlenden Normen hat. Die Normung von Subsystemen in Wasserstoffbrennstoffzellen Fahrzeugen, ist für Hersteller sehr wichtig. Darüber hinaus wurde darüber diskutiert, ob der Bauraum der Fahrzeuge ebenfalls genormt werden sollte. Ein Standard ist wichtig, um die Produktionsreihen jetzt aufgebaut und Kosten gesenkt werden können. Dennoch können Produktionsprozesse flexibel an sich ändernde Anforderungen angepasst werden.
Beim Thema alternative Brennstoffzellenmaterialien, waren sich die Diskutierenden einig, dass die vergangene Entwicklung schon so enorme Fortschritte gemacht hat, dass der Einsatz von Platin bereits fast auf einem Niveau von Dieselkatalysatoren sei, was große Kostenvorteile generiert hat.

Die Diskutierenden signalisierten, dass die Zulieferer auf die Aufträge der OEMs warteten und dass zeitgleich die Normungsarbeit beginnen solle, um Produktionskosten zu reduzieren und die Technologie massentauglich zu machen.
 

Wasserstoff - automatisiert, digitalisiert und obendrein KI-basiert -
Wir diskutieren, wie das geht!

Am 01.03.2022 hatten wir Friedrich-Wilhelm Speckmann und Marco Roth vom Fraunhofer IPA zu Gast. Sie stimmten die Veranstaltung mit den Investitions- und Kapazitätsvolumina einiger europäischer Länder bis 2030 auf die Bedeutung von Wasserstoff im Energiesystem ein. Bis zu 6,5 GW Elektrolysekapazität und bis zu 10 Mrd. €. Das heißt, auf die Hersteller kommt einiges zu. Deshalb ist dringend geboten, die Produktionsprozesse zu optimieren. Durch Digitalisierung und Automation soll der nächste Schritt in die Massenproduktion ermöglicht werden. Die Qualitätskontrolle direkt im Herstellungsprozess zu integrieren, um Optimierung der Fertigungsparameter im Hinblick auf die elektrochemische Stackperformance zu gewährleisten, soll darüber hinaus Produktionskosten einsparen. Einige Brennstoffzellenhersteller seien laut Herrn Speckmann schon sehr weit in der automatisierten Produktion. Da sich Bauteile jedoch noch ändern, sollte dafür gesorgt werden, dass die Produktionsstraßen eine gewisse Flexibilität mitbringen. Die Herstellung von Containerlösungen wird allerdings weiterhin auf Handarbeit angewiesen sein und so für abwechslungsreiche Arbeitsplätze sorgen.
Ein weiteres Forschungsprojekt ist die Untersuchung der Optimierungspotentiale mit Zuhilfenahme von Quantensimulationen. Eine Forschungsfrage ist dabei, ob und wie Quantencomputing dabei helfen kann, neue Materialien, Katalyseverfahren oder Optimierungshebel zu finden und die Lebenszeit von Stacksystemen genauer vorherzusagen. Die Ergebnisse der Studien werden Anfang 2025 erwartet.

Im Jahr 2022 veranstaltet der VDE zehn Onlineveranstaltungen jeweils am ersten Dienstag im Monat zum Thema Wasserstoff. In dieser Veranstaltungsreihe stellen wir spannende Themengebiete aus Arbeitsbereichen von Mitgliedern für Mitglieder*innen vor und diskutieren diese gemeinsam mit den Zuhörenden.  Hier finden Se die Zusammenfassung der ersten drei Veranstaltungen:

2030 ist übermorgen – Wir diskutieren die Prioritäten der H2-Pläne der neuen Bundesregierung

Am 01.02.2022 haben wir mit Andreas Rimkus (Wasserstoffbeauftragter der SPD-Bundestagsfraktion) über die Wasserstoffpläne der Bundesregierung diskutiert. Aufgrund der aktuellen Situation in Europa gelten die vorgestellten Punkte zwar weiterhin, doch mit einer erhöhten Dringlichkeit. 

Das am 06.04.2022 veröffentlichte Osterpaket hat einige Punkte, die Andreas Rimkus in der Diskussion Anfang Februar bereits genannt hatte, nun in die Umsetzung gebracht. 
Schon im Februar stand fest: Die EEG-Umlage soll nicht erst Ende des Jahres, sondern im Sommer abgeschafft werden. Im Osterpaket ist nun festgeschrieben, dass keine EEG-Umlage mehr auf Eigenverbräuche und Direktbelieferungen hinter dem Netzver-knüpfungspunkt erhoben wird. Auf die Frage, wie der Wasserstoffmarkthochlauf umgesetzt werden kann, antwortete Rimkus mit vier wesentlichen Hebeln:  

1. Hochlauf der emissionsarmen Wasserstofferzeugung (wobei blauer Wasserstoff nicht aus Bundesgeldern gefördert wird);
2. Auf- bzw. Umbau der Transportinfrastruktur auf Übertragungsnetz- und Verteilnetzebene;
3. Aufbau von Speichern (eine eindeutige und harmonisierte Speicherdefinition sei hierfür unabdinglich)
4. Auf- bzw. Umbau der Verbrauchsanlagen - von der Brennstoffzelle über das Heizsystem bis zum Hochofen.

Diese Hebel würden mittels Regulierung, Förderung und Incentivierung umgesetzt werden können und müssen. Dabei gelte es, die Perspektive der regionalen Akteure nicht aus den Augen zu verlieren, denn sie sind es, die diese Transformation vor Ort tatsächlich umsetzen müssen.

Auf die Frage, ob der Wasserstoffeinsatz ausschließlich für den industriellen und Mobilitätseinsatz ausgerichtet sei, antwortet Rimkus: „Wir müssen das eine tun, ohne das andere zu lassen. Wir brauchen sowohl den Einsatz in Verbrauchsanwendungen als auch den Einsatz als Energiespeicher zur Integration der Erneuerbaren.“ Die Bedeutung, die Wasserstoff im Stromsektor als „Prosumer“ zukommt, wird durch das Osterpaket an verschiedenen Stellen unterstrichen. Als letztes Statement gab er den Zuhörenden mit: „Unter Berücksichtigung der 17 UN-Nachhaltigkeitsziele werden wir eine soziale Wasser-stoffmarktwirtschaft aufbauen.“

Die politische Richtungssetzung war somit der Auftakt für die VDE H2-Veranstaltungsreihe.