IBOH2P: Installations- und Betriebsstrategien zur Offshore Wasserstoffproduktion

Auf einen Blick

• Während die Wasserstoffproduktion aus Offshore-Windenergie bereits fester Teil der deutschen Energiestrategie ist, sind viele Fragen für die Umsetzung dieser Pläne noch offen.
• Im Forschungsprojekt IBOH₂P erarbeiten die Projektpartner eine umfassende Wirtschaftlichkeitsanalyse. Diese analysiert unterschiedliche Konzepte der Wasserstoffproduktion auf See und zieht dafür erstmals reelle Betriebsdaten von Megawatt-Elektrolyseuren heran.
• Das Fraunhofer IWES ist neben der Projektkoordination unter anderem für die Entwicklung eines Software-Demonstrators verantwortlich.

Herausforderung

In der Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung spielt die Offshore-Windenergie eine wichtige Rolle. So umfasst die bis 2035 geplante Kopplung von Offshore-Wind und Wasserstoffproduktion in der Nordsee mittlerweile eine Kapazität von mehr als 10 GW, inklusive einer Wasserstoffpipeline von Helgoland bis zum Festland. In der Entwicklung ist zudem der Prototyp für eine Offshore-Windenergieanlage mit 14 MW Leistung und angeschlossenem Elektrolyseur vor Helgoland.

Offen sind hingegen viele Fragen in der Umsetzung dieser Pläne. Insbesondere die Betriebs- und Instandhaltungsphase bildet noch eine große Unbekannte. So weisen die bisherigen Bemühungen, ein Levelized Cost of Energy (LCoE) bzw. Hydrogen (LCoH) für die Wasserstoffproduktion in der Nordsee aufzustellen, enorme Unsicherheiten in den Berechnungen der Betriebskosten auf. Grund dafür ist unter anderem, dass das Betriebsverhalten von Megawatt-Elektrolyseuren bisher kaum dokumentiert und die Zuverlässigkeit der beteiligten technischen Komponenten im Zusammenspiel weitestgehend unbekannt ist.

Lösung

Hier setzt das Forschungsprojekt IBOH₂P an. Ziel ist eine ganzheitliche Wirtschaftlichkeitsanalyse der vielfältigen Konzepte zur Wasserstoffproduktion an Offshore-Windenergieanlagen in der deutschen Nord- und Ostsee. Erstmals sollen dabei reelle Betriebsdaten von Megawatt-Elektrolyseuren einbezogen werden.

Der Umfang der Analyse umfasst sowohl den Aufbau der Wasserstoff-Produktionskapazität als auch die Betriebsstrategien, Instandhaltungsmaßnahmen und die damit verbundenen logistischen Prozesse zur See. Für die sich in Entwicklung befindenden Technologien zur Wasserstoffproduktion werden hierfür innovative Zuverlässigkeitsmodelle entworfen und angewendet. Reparatur- und Wartungsroutinen werden auf dem Wasserstofftestfeld des Hydrogen Lab Bremerhaven an real existierenden Geräten erprobt und auf dieser Basis für den Offshore-Betrieb konzipiert. Diese werden in den Modellsimulationen der Betriebsphase implementiert.

Das Fraunhofer IWES ist neben der Projektkoordination unter anderem für die Entwicklung eines Software-Demonstrators verantwortlich, der alle zu entwickelnden Methoden und Modelle berücksichtigt.

Mehrwert  

IBOH₂P repräsentiert den nächsten essenziellen Schritt zur Realisierung der Wasserstoffproduktion in der Nordsee: die Untersuchung des Betriebs von Megawatt-Elektrolyseuren, um ein Zuverlässigkeitsmodell der Offshore-Elektrolyse zu entwickeln und dieses zur unmittelbaren Modellierung der Betriebs- und Instandhaltungsphase für diverse Standorte und Betriebsstrategien zu nutzen. Damit bildet das Projekt einen wichtigen Baustein für eine klimaneutrale Energieversorgung.