Am 24. April 2023 präsentierten die Experten der EE ENERGY ENGINEERS den Mitgliedern des HyDrive OWL Netzwerks mit der Elektrolyse einen weiteren Grundpfeiler für den Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur. Bei einem zweistündigen Onlinemeeting konnten sich Akteure aus der Region vernetzen und zum aktuellen Stand der Technik, aktuellen Best-Practice-Beispielen und Herausforderungen informieren.

Das Netzwerktreffen wurde eröffnet von Olrik Meyer vom Kreis Lippe. Darauf folgte eine kurze Vorstellung der EE ENERGY ENGINEERS GmbH (EE), deren Experten das Netzwerk HyDrive OWL seit Ende des letzten Jahres mit fachlicher und organisatorischer Unterstützung begleiten und auch dieses Netzwerktreffen organisiert haben.

Elektrolyse – Gewinnung des Wasserstoffes

Dr. Thomas Kattenstein (EE) leitete mit einem ausführlichen Technologievortrag zur Elektrolyse den thematischen Teil des Netzwerktreffens ein. Neben den Grundlagen der Elektrolyse wurden ebenfalls die Flächenanforderungen und Genehmigungen für Elektrolyseure aufgezeigt, welche wirtschaftlichen Faktoren beim Betrieb zu beachten sind und welche aktuellen Fördermöglichkeiten es auf Bundes- und Landesebene gibt.

Mit der regionalen Wasserstofferzeugung wird eine lokale Wertschöpfung geschaffen und das Stromnetz kann entlastet werden. Der Ausbau der Erneuerbaren Energien kann unproblematisch vorangetrieben werden, um damit die heimischen Wind- und PV-Potentiale nutzen zu können, ohne dass viele der Anlagen abgeschaltet werden müssen. Dadurch kann der heimische Wasserstoff langfristig kompetitiv mit Importwasserstoff sein (je nach Business Case).

Durch regional verfügbaren Wasserstoff und dem zeitigen Aufbau der H₂-Wirtschaft wird Ostwestfalen-Lippe unabhängiger vom Hydrogen Backbone und kann durch mehr Nachfrager für eine hohe Dichte an H₂-Infrastrukturen erreichen, was einen schnellen Umstieg und damit die Dekarbonisierung fördert. Abwarten ist keine Option! Die Chancen und Grenzen der Wasserstoffwirtschaft sollten jetzt untersucht werden.

Experten geben Einblick in den Elektrolysemarkt

Mit Herrn Dr. Michael Weber von der FEST Group und Herrn Dr.-Ing. Tobias Breitbach haben wir zwei Experten mit an Bord gehabt, die uns einen Einblick von der Planung bis zur Umsetzung einer Elektrolyseanlage durch ihre beiden Unternehmen gegeben haben. Es wurde deutlich wie viel in dem Bereich schon möglich ist und anhand der mitgebrachten Beispiele und Referenzen, wie viel schon passiert. Eine wachsende Anzahl dezentraler Elektrolyseure ermöglicht die Versorgungssicherheit auch langfristig ohne Pipelineanschluss. Der Hochlauf von Produktion und Abnahme des Wasserstoffes schreitet immer schneller voran, aber noch fehlt es oft an der entsprechenden Infrastruktur obwohl der Wille bei immer mehr Akteur:innen vorhanden ist.

Große Resonanz im Netzwerk

Insgesamt hatten sich über 60 Akteure aus der Region für den Workshop angemeldet und sich rege an der Diskussion und Fragerunde beteiligt. Die regionalen Ansprechpartner:innen und das Projektteam der EE stehen Ihnen gerne für Fragen und Anregungen zur Verfügung.

Ihr Kontakt zu uns:
Lukas Pieper
Consultant
Mobile:   +49 171 5320234
E-Mail:    pieper@energy-engineers.de
Internet: www.energy-engineers.de

(1) Seit 2022 setzt der Bielefelder Verkehrsdienstleister moBiel auf der Stadtbus-Linie 29 erfolgreich vier Brennstoffzellenbusse ein. Mit einer Reichweite von 400-500 km und einem Durchschnittverbrauch von rund 6 kg/100 km sind die Fahrzeuge auf der rund 8 km langen Route mit abwechslungsreichem Höhenprofil CO2-frei im Einsatz.

(2) Die Busse werden in der für Wasserstofffahrzeuge optimierten Werkshalle gewartet. Neben dem erforderlichen Umlauf zur Erreichbarkeit der Brennstoffzellentechnik auf dem Fahrzeugdach verfügt die Halle über ein hocheffizientes Abluftsystem für den sicheren Umgang mit dem leichtentzündlichen Treibstoff.

(3) Übergangsweise wird der benötigte Wasserstoff aktuell noch zugeliefert und von der Trailerabfüllanlage in die 600 kg fassenden Niederdruckbehälter verbracht. Kompressoren verdichten den Wasserstoff und überführen diesen in die Hochdruckbehälter. Die Verdichtung erfordert zudem eine entsprechende Kühlung. Die Lagerkapazität der Anlage ist perspektivisch erweiterbar. Über den Dispenser – die Wasserstofftankstelle – der wie alle Komponenten redundant ausgeführt ist, um auch bei einem möglichen Ausfall einzelner Bausteine stets einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten, werden die Brennstoffzellenbusse betankt. Die Kapazität der Tankstelle liegt mit ca. 1000 kg in einer soliden Größenordnung.

(4) Als letztes Teilprojekt befindet sich zurzeit die Errichtung einer 1MW-Elektrolyse in der Ausführungs- und Genehmigungsplanung. Die hierfür benötigte Energie wird über den zertifizierten Strom aus dem biogenen Anteil der MVA generiert.

Perspektivisch sollen auch Erneuerbare Energien (bspw. Freiflächen-Photovoltaik) auf dem Gelände der MVA als Stromquelle dienen. Darüber hinaus werden zeitnah weitere Fahrzeuge (bspw. Müllsammelfahrzeuge des Bielefelder Umweltbetriebs) mit vor Ort erzeugtem Wasserstoff betankt. Auch mögliche Nutzungen des Elektrolyse-Nebenprodukts Sauerstoff in der benachbarten Kläranlage sollen geprüft werden.

Am 11.05.2022 begrüßte der Umwelt- und Verkehrsdezernent der Stadt Bielefeld, Martin Adamski, im Historischen Saal der Ravensberger Spinnerei in Bielefeld über 140 Wasserstoff-Akteure und Interessierte vor Ort und digital. Adamski betonte die Wichtigkeit unabhängiger Energieversorgung aus Erneuerbaren Quellen für den Klimaschutz: „Dies kann nur gemeinsam mit den Unternehmen und Akteuren in OWL und in Zusammenarbeit mit den Kommunen geschehen.“

HyDrive-Projektleiter Olrik Meyer gab einen kurzen Rückblick auf die Historie des im Rahmen des Bundesprogramms HyLand geförderten Projekts, verwies inhaltlich auf Möglichkeiten der Entwicklung in der H2-Farbenlehre, Hemmnisse beim Infrastrukturausbau, die praktische Verfügbarkeit von Fahrzeugen und Technik sowie auf die Finanzierbarkeit von Energieversorgung. Gemeinsam mit dem Projektkonsortium HyDrive OWL und allen OWL-Kreisen lud Meyer alle Teilnehmer*innen ein das Thema Wasserstoff in OWL weiter voranzutreiben.

Die Ergebnisse des Projekts HyDrive OWL präsentierte Nikolas Knetsch von Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE. Das nun entwickelte Feinkonzept schlägt für eine folgende Umsetzungsphase Wasserstoffproduktionsmengen, ein Verteilkonzept, Tankstellenstandorte und die Mindestmenge der in OWL anzuschaffender Fahrzeuge als H2-Abnehmer vor. Nachzulesen sind alles Ergebnisse Projekts HyDrive OWL im Abschlussbericht. Knetsch betonte zudem noch einmal, dass mit dem Ausbau einer H2-Infrastruktur auch immer der Ausbau der Erneuerbaren Energiesystem vorangetrieben werden muss.

Wie geht es weiter?
Im anschließenden Ausblick der Veranstaltung wurde auf das Ziel des Aufbaus einer regionalen Wasserstoffinfrastruktur hingewiesen und Fragen aus dem Publikum beantwortet. Um die gesamt Wertschöpfungskette in der Region OWL aufbauen und diese ökonomisch und ökologisch sinnvoll nutzen zu können, ist es Ziel aller Kreise in OWL möglichst viele Akteure einzubinden und mitzunehmen. Dies betonte u.a. auch die anwesende Umweltdezernentin des Kreises Herford, Dr. Beatrix Wallberg. Mit dem Folgeförderprogramm HyPerformer sowie weiteren Investitionsförderungen sollen noch im Jahr 2022 weitere Weichen für eine bedarfsorientierte Herstellung, Verteilung und Nutzung von Wasserstoff gestellt werde

Exkursion zur Wasserstofftankstelle
Im Anschluss an die Veranstaltung hatten die Teilnehmer*innen die Möglichkeit den gerade fertig gestellten Innovationspark Sektorenkopplung an der MVA Bielefeld zu besichtigen. Auch die Exkursion stieß auf reges Interesse. Die Anreise erfolgte mit einem der vier seit Kurzem im Linienbetrieb fahrenden Wasserstoffbusse, den die Bielefelder moBiel GmbH als Shuttle zur Verfügung gestellt hatte. Auf dem Gelände wurden die für die Busse errichtet Wasserstoffbefüllanlage, die Werkstatthalle sowie das Wasserstofflager, Kühl- und Kompressorsystem vorgestellt. Zudem konnten die Teilnehmer*innen das Müllsammelfahrzeug mit H2-Rangeextender des Bielefelder Umweltbetriebs besichtigen, mit dem in der noch laufenden Erprobungsphase Erfahrungen für den späteren Regelbetrieb gesammelt werden. Erste Rückmeldungen zeigen, dass das Fahrzeug u.a. bei den Bürgerinnen und Bürgern gut ankommt, da es wesentlich leiser ist als herkömmliche Dieselfahrzeuge.

Kontakt
Ein weiterer Austausch, sowie der Ausbau und die Verstetigung des Akteursnetzwerks ist ein Anliegen aller OWL-Kreise sowie der Stadt Bielefeld. Interessierte Unternehmen sind herzlich eingeladen Ihre Ansprechpartner vor Ort zu kontaktieren:

Kreis Gütersloh: Kim Ortmeier
Kreis Herford: Nadine Steenberg
Kreis Höxter: Martina Krog
Kreis Lippe: Dennis Hetmann
Kreis Minden-Lübbecke: Gerd Sander-Nather
Kreis Paderborn: Joanne Wahrenburg
Stadt Bielefeld:  Björn Brodner

„Wie könnte eine Wasserstoffindustrie/-gesellschaft in Bielefeld aussehen?“ war das Thema einer aktuellen Potentialstudie am ITES. Fazit: Der Begriff „Wasserstoffgesellschaft“ ist deutlich zutreffender als „Industrie“. Eine flächendeckende Nutzung des Wasserstoffs wird sich auf viele gesellschaftliche Bereiche auswirken, vor allem auch auf den Gebäudesektor. Hier kann Wasserstoff als Energieträger für die Bereitstellung von Strom und Wärme gleichermaßen dienen. Die Integration und Anwendung von Wasserstofftechnologien in lokalen Quartieren, kleinen Netzen oder sogar autarken Energiezellen stellen wichtige Forschungsfragen dar, mit denen sich das Institut beschäftigen wird.

Das Institut für Technische Energie-Systeme bietet mit 27 Mitarbeiter*innen in aktuell 13 laufenden geförderten Forschungsprojekten und zahlreichen Kooperationspartnern vielfältige Möglichkeiten von Schulung und Beratung über kooperative Forschungsprojekte bis hin zu Gutachtertätigkeiten. 

Im Bereich Wasserstofferzeugung und Wasserstoffanwendung wurden am ITES u.a. folgenden Themen bearbeitet:

• Gegenüberstellung der PEM-Elektrolyse und der Alkalischen Elektrolyse zur Versorgung einer Wasserstofftankstelle über Sektorenkopplung an der MVA Bielefeld, Masterarbeit
• Analyse stillgelegter, verbrauchsnaher Kraftwerksstandorte auf der Verteilnetzebene zur Nachnutzung mittels Wasserstofftechnologie, Masterarbeit
• Strategische Analyse der Wasserstoffnutzungsmöglichkeiten für Unternehmen im Gebiet der Stadt Bielefeld, Bachelorarbeit
• Erstellung dynamischer PEM-Brennstoffzellen-Modelle, Bachelorarbeit

Kontakt:

Stellvertretender Leiter des ITES
Prof. Dr.-Ing. Jens Haubrock
Telefon +49.521.106-7365
jens.haubrock@fh-bielefeld.de

Technische Geschäftsführerin des ITES
Dr. rer. nat. Emma Davies
Telefon +49.521.106-70922
emma.davies@fh-bielefeld.de

Elektrolyse und Wasserstoff werden in vielen Studien als wichtige Bausteine des zukünftigen Energiesystems anerkannt. Trotz des großen Potenzials zur Emissionssenkung und erfolgreicher Demonstrations- und Erprobungsprojekte ist grüner Wasserstoff in Deutschland jedoch bis auf Nischenfälle immer noch nicht im Energiesystem präsent.

Um das zu ändern, entwickelt das Projekt HyDrive OWL zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE bis Juli 2021 ein Konzept, in dem strategisch betrachtet wird, wie Wasserstoff in der Region OWL nachhaltig erzeugt und angewendet werden kann.

Das Fraunhofer ISE in Freiburg bietet in seinem Geschäftsfeld Wasserstofftechnologien und Elektrische Energiespeicher zum einen technische FuE-Leistungen zur Erzeugung, Wandlung sowie thermochemischen Weiterprozessierung von Wasserstoff und ist deshalb mit der technischen Umsetzung einer regionalen Wasserstoffversorgung vertraut.  

Darüber hinaus begleitet das Fraunhofer ISE Partner – wie aktuell im Projekt HyDrive OWL – bei der Entwicklung von regionalen Versorgungskonzepten und der Integration im Rahmen von Feldprojekten in die verschiedensten Anwendungen und unterstützt bei der zugehörigen Qualitätssicherung. Dabei nutzt dem Fraunhofer ISE insbesondere die Erfahrungen aus dem Betrieb einer eigenen Wasserstoffinfrastruktur (Elektrolyseure, Tankstelle, Fahrzeuge) und Planungstools für den regionalen Aufbau einer Wasserstoffversorgung.

Die Expertinnen und Experten des Fraunhofer ISE haben darüber hinaus führende Rollen in Organisationen wie der Internationalen Energieagentur IEA, dem Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellenverband, dem Fraunhofer-Netzwerk für Wasserstofftechnologien, dem „Zukunftsfonds Automobilindustrie“ sowie in nationalen und internationalen Normungskommissionen. Mit der University of Cape Town besteht eine Forschungszusammenarbeit.

Warum Wasserstoff so wichtig für unsere Zukunft ist und mit welcher  Motivation die Forscherinnen und Forscher an die Herausforderungen gehen, zeigt der Film des Fraunhofer ISE hier:

Die Abfallbeseitigungs GmbH (ABG) in Dörentrup bietet etwa verschiedene Voraussetzungen für eine effiziente Erzeugungsinfrastruktur. Das dortige Blockheizkraftwerk wird mit anfallendem Biogas aus Bioabfällen betrieben und erzeugt durchschnittlich 6,5 Millionen Kilowattstunden Strom. Die PV-Module auf der abgedeckten Deponie Dörentrup liefern zusätzlich etwa 4,5 Millionen Kilowattstunden. Die im direkten Umfeld stehenden Windenergieanlagen würden eine kontinuierliche Stromerzeugung absichern. „Bei der Begehung schätzen die Experten ein, inwieweit die Produktionskapazitäten genügen. Zudem wollen wir klären, ob und wie wir die Wind-, Sonnen- und abfallbasierte Energieerzeugung vernetzen können“, erklärt Dennis Hetmann, Mobilitätsmanager beim Kreis Lippe.

Die Energiezentrale mit dem Biomassekraftwerk hat die B+T Horn Energie GmbH zum 01.01.2020 von der GHP Glunz Holzwerkstoffproduktions GmbH übernommen, mit dem Ziel, diesen Standort langfristig weiter zu betreiben und zu entwickeln. Zudem möchte der Betreiber interessierten Unternehmen ermöglichen, sich nach erfolgter Altlastensanierung auf dem ehemaligen Gelände der Firma Hornitex anzusiedeln und sich aus einer Hand mit Strom, Wärme und gegebenenfalls auch Wasserstoff versorgen zu lassen.

Das Kraftwerk hat eine Leistung von etwa 102 MWtherm. Dem Kraftwerk ist ein vollwertiger Altholz-Aufbereitungsplatz und Lagerflächen vorgeschaltet. Durch die thermische Verwertung von unterschiedlichen Biomassen wird auch zukünftig die gesamte erzeugte Energie (Dampf/Strom) CO2-neutral hergestellt. Der gesamte Standort wird sukzessive modernisiert und durch eine Vergrößerung des Luftkondensators und den Bau von zwei Trocknungsanlagen soll der Standort für die Zukunft gerüstet werden.

Neben Lippe untersuchen die Partner Standorte in Bielefeld und Minden-Lübbecke, wie die Müllverbrennungsanlage der Stadtwerke oder das Kraftwerk in Minden. Jede Anlage wird nach individuellen und allgemeinen Aspekten bewertet. „Es geht uns nicht darum, eine Anlage als beste und einzige Lösung zu finden. Vielmehr wollen wir ein Netzwerk für die Produktion schaffen, in dem sich die Produktionsstätten potenziell ergänzen“, so Nikolas Knetsch vom Fraunhofer ISE.

Wasserstoff ist der Antrieb der Zukunft – und OWL ist schon jetzt dabei. Das Projekt HyDrive OWL vom Kreis Lippe in Kooperation mit der Stadt Bielefeld und dem Kreis Minden Lübbecke sucht nach regenerativen Energiequellen für eine regionale Wasserstoffproduktion. Fachleute vom Fraunhofer ISE, die das Projekt wissenschaftlich begleiten, haben aktuell bei Begehungen von verschiedenen Standorten in der Region Potenziale beurteilt. „Der Kreis Minden-Lübbecke ist hervorragend geeignet für den Aufbau einer Wasserstoff-Infrastruktur“, sagt Landrätin Anna Katharina Bölling. „Diese ist entscheidend, da die Nutzung von Wasserstoff zukünftig, neben der Elektromobilität, einen wichtigen Beitrag beim Aufbau eines klimafreundlichen Verkehrssystems spielen wird.“

Alle Projektpartner untersuchen zurzeit vor Ort mögliche Standorte im Kreis Lippe, in Bielefeld und Minden-Lübbecke, wie die Müllverbrennungsanlage der Stadtwerke Bielefeld oder das Heizkraftwerk der KAVG in Minden. Jede Anlage wird nach individuellen und allgemeinen Aspekten bewertet. „Wir suchen die Stärken jedes einzelnen Ortes“, erklärt Gerd Sander-Nather, der das Projekt im Umweltamt des Kreises Minden-Lübbecke leitet. „Für die Produktion, Speicherung oder Verteilung des Wasserstoffs kommen bei uns beispielsweise das Heizkraftwerk Minden, die Pohlsche Heide oder auch das Kraftwerk Heyden in Betracht.“

Die gesammelten Ergebnisse fließen in ein Feinkonzept ein, das das Fraunhofer ISE erstellt. Die Begehungen sind ein Teil der Gesamtbetrachtung. Ein interdisziplinäres Team aus Ingenieuren, Wirtschaftsingenieuren und Sozialwissenschaftlern des Fraunhofer bewerten und identifizieren bis Ende des Jahres potenzielle Standorte für die Erzeugung von Wasserstoff und die Errichtung von Wasserstofftankstellen.