Die ganze Welt blickt bereits mit großem Interesse auf die Nordsee als den Ort, an dem die Energiewende Gestalt annimmt. Vorerst vor allem durch den Bau von Windparks, aber auch durch intelligente Knotenpunkte auf See, von denen aus die produzierte Energie in der richtigen Menge, zum richtigen Zeitpunkt und in der richtigen Form an Land gebracht werden kann.
Es gibt Entwürfe für Dinge wie Inseln und Plattformen, auf denen die produzierte Energie gebündelt wird. Auf diese Weise kann sie künftig effizienter an Land kommen, entweder über Kabel (Strom) oder über Pipelines (als Wasserstoff). Dies kann dazu beitragen, eine Überlastung des Stromnetzes zu verhindern und die Industrie mit erneuerbarer Energie zu versorgen. Um herauszufinden, was genau benötigt wird, untersuchte die niederländische Forschungsorganisation TNO zusammen mit einer Reihe von Partnern die Machbarkeit einer multifunktionalen Energieinsel in der Nordsee: das IJvergas-Projekt.
IJvergas Energieinseln
TDas TKI-Projekt IJvergas hat die Machbarkeit einer multifunktionalen Energieinsel im Windgebiet ‘IJmuiden Ver’ untersucht. Die Studie zeigte vor allem die technisch-wirtschaftliche Machbarkeit auf, gab aber auch Einblick in Aspekte, die mit der Gesetzgebung und den Vorschriften, der Politik, der Ökologie, der internationalen Koordination und der Angleichung der Interessen verschiedener Interessengruppen zusammenhängen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Onshore- und Offshore-Wasserstoffproduktion aus wirtschaftlicher Sicht nicht wesentlich voneinander unterscheiden. Das Bild könnte ich in den kommenden Jahren aber ändern, wenn , der Umfang weiter die Entfernung von der Küste weiter wachsen. Außerdem zählen nicht nur wirtschaftliche Erwägungen für den Ausbau unseres zukünftigen Offshore-Energiesystems.
Inseln oder Plattformen?
Für eine intelligente Verteilung der produzierten erneuerbaren Energie an die Länder rund um die Nordsee ist es wichtig, dass Knotenpunkte auf See geschaffen werden. Dies kann durch den Bau von Energieinseln geschehen. Eine Alternative ist die Nutzung von (bestehenden) großen Offshore-Plattformen. Die kommenden Jahre sind notwendig, um Wissen und Erfahrung zu sammeln, um zu sehen, wo und wann diese Knotenpunkte auf See entwickelt werden können und welche Konstruktion am besten zu unserer Nordsee passt.
TNO führt diese Offshore-Energiewende über das North Sea Energy-Programm an. Es arbeitet mit rund dreißig international tätigen Offshore-Unternehmen, Windproduzenten, Öl- und Gasfirmen, Netzbetreibern, Häfen und Wissenseinrichtungen zusammen. Immer mehr internationale Organisationen und Unternehmen, wie Equinor aus Norwegen und Crown Estate aus Großbritannien, schließen sich an.
“Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass ein Teil der bestehenden Öl- und Gasinfrastruktur, denken Sie zum Beispiel an die Pipelines, dafür wiederverwendet werden kann”, sagt René Peters, Wasserstoffexperte und Direktor für Gastechnologie bei TNO. “In den kommenden Jahrzehnten wird diese Infrastruktur durch den Ausstieg aus der fossilen Energiegewinnung auf See frei werden. Außerdem wird das Elektrolyseverfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus Meerwasser voraussichtlich sehr viel billiger werden. Irgendwann in den Jahren kurz nach 2030 werden die Stränge zusammenkommen, um nachhaltige Energie-Hubs auf der Nordsee zu realisieren.”
Europäische Entwicklungen
Anfang dieses Jahres verkündete Dänemark stolz ausgefeilte Pläne für seine eigenen Energie-Hubs auf See: eine neue Insel in der Nordsee und eine bereits bestehende (Bornholm) in der Ostsee. Deutschland hat ähnliche Ideen für Helgoland, etwa 80 Kilometer nordwestlich der Elbmündung. Schottland hat ein Auge auf die Orkney-Inseln geworfen, und auch die Engländer und Norweger sind in dieser Hinsicht recht aktiv. Es scheint also, dass die Nordsee-Anrainerstaaten der Niederlande Fortschritte machen. Aber wo bleiben da die Niederlande?
Die Antwort auf diese Frage ist beruhigend, sagt Peters. “Die Niederlande sind immer noch führend in der Entwicklung von Initiativen rund um die Offshore-Energiewende. TNO hat schon vor Jahren den Anstoß dazu gegeben, und wir schauen auch mit großen Erwartungen auf die Entwicklungen anderswo. Denn das bringt nicht nur breite Unterstützung und eine schnellere Entwicklung, sondern auch neue Chancen für niederländische Offshore-Unternehmen.” Gerade die parallelen Initiativen in verschiedenen Ländern bringen die gemeinsamen Ziele näher, erwartet TNO. Um den größtmöglichen Effekt zu erzielen, müssen verschiedene Funktionen sowohl in der Produktion als auch beim Transport und der Nutzung miteinander verbunden werden. Eine effiziente Integration zwischen den alten Systemen (Öl, Gas) mit den neuen (Wind, Solar, Gezeiten und viele mehr) ist unerlässlich.
Wasserstoff
Wasserstoff wird in dieser Geschichte eine wichtigere Rolle spielen, als den Netzbetreibern in Dänemark, Deutschland und den Niederlanden bewusst war, als ihr North Sea Wind Power Hub 2016 gebaut wurde. Damals war die Idee noch, die erzeugte Energie von einem zentralen Punkt auf der Doggerbank mit Kabeln in die umliegenden Länder zu verteilen. Wegen der großen Entfernung zur Küste müsste dies mit Gleichstrom statt mit Wechselstrom geschehen. Das hat alles mit der Begrenzung der Energieverluste beim Transport zu tun.
Um zu erklären, warum Wasserstoff immer wichtiger wird, gibt Peters zunächst einen Einblick in die Infrastruktur, die zur Deckung unseres Energiebedarfs benötigt wird: “Die Windparks, die von den Nordseeländern bereits errichtet wurden, befinden sich in der Regel relativ nah an der Küste. Das bedeutet, dass sie in der Regel mit Wechselstromkabeln mit dem Land verbunden sind, das sie gebaut hat. Aber je weiter die Windparks von der Küste entfernt gebaut werden, desto komplizierter und teurer wird die Infrastruktur. Der Wechselstrom muss dann über Konverterstationen in Gleichstrom umgewandelt werden, um den Energieverlust beim Transport zu reduzieren.”
Speichermethoden
Energie-Insel © Shutterstock
Doch Kabel bleiben teuer, und Energieverlust auf dem Weg lässt sich nie ganz vermeiden. “Es sei denn, man entscheidet sich für den Transport über Moleküle statt Elektronen: also für Wasserstoff statt Strom.” Aber Wasserstoff, ist das nicht auch eine Speichermethode, bei der ohnehin eine Menge Energie verloren geht? “Das ist richtig”, sagt Peters. “Etwa 30 % des Energiewertes gehen bei der Elektrolyse verloren, aber der Gewinn liegt woanders. Denn um die Prozessindustrie zu dekarbonisieren, ist Wasserstoff ohnehin unerlässlich. Der dafür notwendige Prozess der Elektrolyse findet derzeit an Land statt. Könnte man diesen auf den Energieinseln mitten in der Nordsee durchführen, würden die Kabel für Gleich- oder Wechselstrom überflüssig werden. Und die Alternative liegt bereits jetzt auf dem Meeresboden: Die Pipelines, die derzeit für den Transport von Öl und Gas im Einsatz sind. Sie liegen z. B. zwischen den Ölplattformen und Den Helder und Uithuizen.”
Je mehr Gigawatt, desto interessanter wird die Wasserstoff-Option. Für die aktuellen Windparks, mit bis zu 1 Gigawatt pro Park, sind die Stromkabel noch nutzbar, zumal diese Parks relativ nah an der Küste liegen. Bei den geplanten Parks, die viel weiter von der Küste entfernt sind und eine Leistung von mehr als 5 oder gar 10 Gigawatt haben, sieht das anders aus. Peters: “Die Kosten könnten dann plötzlich um den Faktor 10 sinken. Dann ist nicht nur die Elektrolyse auf der Energieinsel plötzlich die beste denkbare Lösung, sondern auch verschiedene andere Funktionen rücken in greifbare Nähe – jedenfalls dann, wenn die Planung in Abstimmung mit den anderen Nordseeländern erfolgen kann. Denken Sie zum Beispiel an Produktionsanlagen für Ammoniak oder energiefressende Rechenzentren: Je mehr Funktionen und je besser die Vernetzung, desto eher amortisieren sich die Investitionen.”
PosHYdon
TNO und Nexstep bereiten ein erstes Pilotprojekt mit PosHYdon vor. Auf einer Bohrinsel vor der Küste in der Nähe von Den Haag wird eine Elektrolyseanlage errrichtet, die mit Hilfe von Meerwasser und Windenergie Wasserstoff produziert, der über bestehende Gaspipelines an Land geleitet wird. Aber das ist nicht die einzige Initiative, mit der wir uns in der Zeit bis 2030 auf diese neue Situation vorbereiten können. Pilotprojekte sind dringend notwendig, denn es gibt noch viele Hürden zu überwinden. Diese liegen zum Beispiel im Bereich der Regulierung (wem wird eine solche Insel gehören, unter welcher Verwaltungshoheit?), der Finanzierung (der Staat wird ohnehin beteiligt sein müssen, aber welche Rolle werden private Parteien spielen?) und der Ökologie (künstliche Inseln stören die Natur, sowohl positiv als auch negativ, deren Folgen richtig bewertet werden müssen).
So werden Wasserstoff und Erdgas durch nur eine Pipeline transportiert
Die Tatsache, dass bis 2030 die traditionellen fossilen Energieträger soweit ausgereizt sein werden, dass die vorhandenen Pipelines tatsächlich zur Verfügung stehen, ist ein schöner Bonus, schließt Peters. “Außerdem wird das Elektrolyseverfahren bis dahin sehr viel billiger sein.” Und so werden irgendwann in den Jahren kurz nach 2030 alle Stränge schön in den Energieinseln zusammenlaufen, auf die sich TNO, Dutzende von kommerziellen Partnern und all die anderen Parteien in den Nordseeländern bereits voll konzentriert haben.
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