Wasserstoff-Forum Der Weg in die grüne Zukunft: Warum an Wasserstoff kein Weg vorbei führt

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Ohne grünen Wasserstoff wird die Energiewende in der Prozessindustrie nicht gelingen. Doch wie gelingt der Wasserstoff-Hochlauf? Wie weit ist die Industrie mit der Skalierung der Elektrolyseure? Wie kann man die Planung von Anlagen beschleunigen? Und wie werden Elektrolyseure durch Wärmerückgewinnung effizienter? Antworten gibt’s am 20. und 21. November beim Wasserstoff-Forum der PROCESS.

Trotz zahlreicher Fortschritte in der technologischen Entwicklung und staatlicher Förderung beim Bau und Betrieb, wurden in Deutschland bisher nur wenige Elektrolyse-Anlagen für die Erzeugung von grünem Wasserstoff in Betrieb genommen.

Wie und wann die Elektrolyse für grünen Wasserstoff endlich massentauglich wird, dieser Frage geht Dr.-Ing. Sayed Saba in seinem Vortrag nach. Um den Wasserstoffhochlauf zu beschleunigen müssen die Elektrolyseure in großem Maßstab und zu deutlich geringeren Herstellungskosten zur Verfügung stehen als das heute der Fall ist. Es geht u.a. darum, Skalierungseffekte zu nutzen und neue Produktionstechnologien zu entwickeln. Saba ist Senior Product & Technology Manager bei Thyssenkrupp nucera und verschafft einen Einblick, wo die Herausforderungen liegen. Außerdem erklärt er, welche Elektrolysetechnologien es gibt, welche Vor- und Nachteile die einzelnen Technologien haben und von welchen die Prozessindustrie am meisten profitiert.

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Der Weg zur standardisierten und modularisierten Elektrolyseanlage

Auch Dr. Nicolai Szeliga, Projektingenieur bei Siemens und Martin Berger, Projektmanager bei Siemens kennen Gründe für den schleppenden Ausbau u.a. fehlende Erfahrung in Planung, Bau und Betrieb von Wasserstoffanlagen auf Seiten der Industrie sowie fehlende Vorgaben und Erfahrung bei der Genehmigung der Anlage auf staatlicher Seite, wodurch Planungskosten und -zeiten mit hohen Unsicherheiten behaftet sind.

Um Planungsaufwand und -kosten zu reduzieren und den Betreiber sowohl beim Bau als auch beim Betrieb der Anlage zu unterstützen, hat Siemens das interne Innovationsprojekt H2Digital Twin mit einer Laufzeit von Januar 2023 bis Februar 2024, initiiert. Im Rahmen des Projektes wird eine standardisierte Referenzanlage für eine Elektrolyse-Anlage der Größe 2 bis 20 MW ausgeplant und in eine integrierte Softwarelandschaft, bestehend aus Engineering-, Automatisierungs- und Simulationssoftware eingebettet.

Die Referenzanlage, welche modular aufgebaut wird, beinhaltet dabei alle Komponenten einer realen Anlage, von der Wassererzeugung über die Elektrolyse, H2-Aufreinigung, Analyse und Zwischenspeicherung bis zur Hochdruck-Kompression und -Speicherung. Jede dieser Komponenten wird zudem in verschiedenen Ausführungen und Größen geplant und bereits mit Automatisierungsbausteinen versehen. Des Weiteren werden auch Konzepte für nachgelagerte Prozesse, wie die Abwärmenutzung, Schnittstellen zu anderen Gewerken, z.B. Bau und TGA, und behördliche Genehmigungen erarbeitet und in die Softwarelösung eingebettet.

Ein digitaler Zwilling für Elektrolyseanlagen

Durch Einsatz der modularen Referenzanlage und den eingebundenen Konzepten soll die Planung zukünftiger Elektrolyse-Anlagen bereits bei einem Planungsstand von 50%+ beginnen, da die Referenzanlage nur noch an die Standortbedingungen und Kundenwünsche angepasst werden muss (so genanntes Delta-Engineering), wodurch Planungszeit und -kosten sowie Genehmigungsaufwand deutlich reduziert werden.

Gleichzeitig mit der Elektrolyse-Anlage entsteht so im Delta-Engineering auch ein digitaler Zwilling der realen Anlage in den integrierten Softwareapplikationen der Referenzanlage, bestehend aus einem Anlagen-, einem Automatisierungs- und einem Simulationsteil.

Mithilfe des Simulationszwillings können so schon während des Baus der Anlage eine virtuelle Inbetriebnahme sowie eine Schulung des Anlagenpersonals erfolgen, während der Anlagenzwilling im laufenden Betrieb bei Wartung und Instandhaltung unterstützen kann. Ziel des Projektes ist es, mithilfe digitaler Technologien Standards mit hoher Wiederholbarkeit zu entwickeln und dadurch die Realisierung von Wasserstoffprojekten zu beschleunigen.

Energieeffizienz – die nachhaltige Energiequelle zum Ausbau des Wasserstoff-Ökosystems

Die Umwandlung und Speicherung von erneuerbarer Energie mithilfe von Molekülen und wieder zurück in Energie ist ein entscheidender Weg zur Sicherung der Energiewende, darin sind sich Experten einig. Die Herausforderung liegt darin, den Bedarf zu senken und die Wertschöpfungskette durch Energieeffizienz und den Ausbau der erneuerbaren Energien zu optimieren.

Alfa Laval ist ein Unternehmen, das hocheffiziente Technologien in den Bereichen Wärmeübertragung, Separation und Flüssigkeitsverarbeitung entwickelt und herstellt.

In einer Präsentation wird Achim Heiming, Vertriebsleiter DACH bei Alfa Laval, die Energieeffizienz aus der Gesamtperspektive betrachten und aufzeigen, wie wichtig sie für ein umfassendes Wasserstoff-Ökosystem ist. Anhand von Beispielen erklärt er, welche Rolle die richtige Technologie und die Wärmerückgewinnung dabei spielen. Er gibt Einblicke, wie sich die aus dem Elektrolyseur zurückgewonnene Wärme wieder in den Prozess integrieren lässt, wie das für die grüne Wasserstoffproduktion benötigte Wasser gereinigt werden kann und wie effiziente Brennstoffzellentechnologien einen optimierten Brennstoffverbrauch ermöglichen.

Wenn die Pumpe mit dem Wasserstoff... Tag 2 der Förderprozessforen

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Wollen Sie sich über die aktuellen Herausforderungen der Wasserstoff-Industrie informieren und Lösungen erfahren? Dann melden Sie sich für das Wasserstoff-Forum an. Es findet vom 20. bis 21. November 2023 im Rahmen der Förderprozess-Foren im Vogel Convention Center in Würzburg statt.

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