Jens Cruse CRUSE Offshore GmbH, Hamburg; Dr. Robert Banek, RENK Group, Hamburg
1. Teil: ProHyGen Der schwimmende Offshore-H2-Generator ist vom Stromnetz an Land abgekoppelt und verbraucht, wie auf einem Schiff, den selbst erzeugten Strom vor Ort. Der Elektrolyseur ist der Hauptverbraucher. Der erzeugte grüne Wasserstoff wird in dem "Liquid Organic Hydrogen Carrier" (LOHC) als Trägerflüssigkeit gespeichert. Ähnlich wie bei FPSO-Schiffen (Floating Production Storage and Offloading Unit) wird diese Flüssigkeit monatlich mit einem konventionellen Shuttle-Tanker ausgetauscht und zu Industriehäfen gebracht, die meist an ein Binnenwasserstraßennetz angeschlossen sind. Der LOHC kann auf See und an Land bei Umgebungsdruck und -temperatur unter Nutzung der bestehenden Öl-Infrastruktur gelagert und transportiert werden. Die GW-Wasserstofffarmen bestehen aus mehreren schwimmenden H2-Generatoren, die jeweils von einer Windturbine angetrieben werden. Die H2-Parks sind frei skalierbar und am effektivsten, wenn sie in Gebieten mit kontinuierlich hohen Windgeschwindigkeiten platziert werden, was wiederum eine deutliche Produktionssteigerung ermöglicht. Dort können die Elektrolyseure rund um die Uhr Wasserstoff produzieren. Um Planungs- und Rechtssicherheit zu erhalten, werden die Offshore-H2-Parks in den jeweiligen Ausschließlichen Wirtschaftszonen (AWZ) der Staaten installiert. Die zum Patent angemeldete Entwicklung wird von der Technischen Universität Hamburg im Bereich Offshore-Technologien & Schiffbau und von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg für die Speicherung des Wasserstoffs im LOHC begleitet. Alle installierten Serienkomponenten der Zulieferer haben mindestens den Technology Readiness Level (TRL) 7 für den Betrieb an Land. Die CRUSE Offshore GmbH hat den TRL 4 für den Floater abgeschlossen und plant den Bau eines 5-MW-Prototyps mit den für den Offshore-Einsatz optimierten Komponenten, gefolgt von einer 15-MW-Version für die GW Offshore-H2-Parks. Die Techniken werden von der Offshore-Ölindustrie übernommen und bieten die Möglichkeit eines reibungslosen Übergangs von fossiler zu erneuerbarer Energie unter Verwendung eines flüssigen Energieträgers im industriellen Maßstab. 2. Teil: ElektrOHyGen Der im Verbundvorhaben ProHyGen zu entwickelnde Offshore-H2-Generator soll, abgekoppelt vom Stromnetz an Land, die aus Windkraft gewonnene elektrische Energie in grünen Wasserstoff wandeln. Hierzu wird ein elektrisches System auf der Plattform benötigt, welches in der Lage ist, sämtliche angeschlossenen Verbraucher gemäß ihren Anforderungen bei fluktuierendem Leistungsangebot elektrisch zu versorgen. Im Teilvorhaben ElektOHyGen wird dieses elektrische System entwickelt und geplant. Da die Windkraftanlage elektrischen Strom mit variabler Frequenz bereitstellt und zudem der größte Verbraucher, der Elektrolyseur, Gleichstrom benötigt, bietet sich für die Plattform ein Energieverteilungssystem mit Gleichspannungs-Zwischenkreis an. Dieses auf Schiffen erprobte Konzept muss jedoch für den Offshore-H2-Generator weiterentwickelt werden, um auch die Aspekte des fluktuierenden Leistungsangebots der Windkraftanlage und des autonomen Betriebs zu berücksichtigen. Für die Auslegung des elektrischen Systems stellen die im schiffbaulichen Kontext neuen Komponenten und Systeme (v.a. Elektrolyseure und LOHC-Reaktoren) sowie deren Betriebsweise eine besondere Herausforderung dar und werfen neue Fragen auf wie: Welche Betriebszustände gibt es und wie groß ist dabei der Leistungsbedarf der jeweiligen Systeme? Über welchen Zeitraum und mit welcher Leistung müssen Systeme versorgt werden, wenn z.B. die Windkraftanlage bei Starkwind unmittelbar keine Leistung mehr liefert?