Schlüsselenergie Grüner Wasserstoff: KI-Systeme optimieren die Wasserstoffproduktion 

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Grüner Wasserstoff wird schon bald zur Schlüsselenergie für eine Vielzahl von Industriebetrieben, die damit heute noch gar nicht rechnen. Bei der Erzeugung und Verteilung von „H2green“ ist höchste Effizienz unerlässlich. 

Der weltweite Zwang zur Dekarbonisierung von Industrieanlagen aller Art verändert grundlegend die Energielandschaft. Der gesamte Sektor bewegt sich weg vom gewohnten „linearen Ansatz“, bei dem riesige Versorgungsunternehmen Energie produzieren und sie den nachgelagerten Verbrauchern „frei Haus“ liefern.

Die vielfältige, CO2-arme Industrielandschaft der Zukunft erfordert die Entwicklung eines „neuen Energie-Ökosystems“: Energieversorger und -verbraucher müssen die jeweilige Bedürfnislage genau kennen und berücksichtigen – und sich exakt aufeinander abstimmen. Je besser diese flexible Art des sektorübergreifenden Energiemanagements funktioniert, umso höher steigt die Effizienz des Gesamtsystems – und umso weniger Leistungsverluste und unnötige Kosten entstehen auf allen Seiten.

Die Kosten des Wasserstoff-Handlings müssen sinken, und zwar rasch!

Digitale Steuerung: unverzichtbar für modernes Energiemanagement

Ohne ein optimiertes digitales Energiemanagement-System, in das sich verschiedenste Energieformen jederzeit flexibel einfügen lassen, ist der steigende Bedarf an Energie nicht effizient zu steuern. Die Integration von „grünem“, CO2-frei erzeugtem Wasserstoff ist dafür ein Paradebeispiel – und genau das Einsatzfeld, auf das das neue „Optimax for Hydrogen“-Modul des Anlagensoftware-Anbieters ABB abzielt.

Derzeit ist der Einsatz des umweltfreundlichen Kraftstoffs noch auf einige wenige Vorreiter-Branchen beschränkt – wie Chemie und Pharma, Zement- oder Metallhersteller, die einen besonders hohen, dauerhaften Energiebedarf haben. Der Hauptgrund dafür: Noch mangelt es weithin an ausreichender H2-Erzeugungskapazität – und noch sind die Gestehungskosten für viele Anwender deutlich zu hoch. Aber das wird sich rasch grundlegend ändern: Im Szenario der nachhaltigen Industrie-Transformation wird grüner Wasserstoff schon bald eine entscheidende Rolle spielen – für eine Vielzahl von Wirtschaftsbereichen, in Deutschland wie überall auf der Welt.

Am Ende ist wichtig: Wie günstig lässt sich grüner Wasserstoff erzeugen?

Grüner Wasserstoff: Rentable H2-Produktion durch flexible Systeme

Ein Energiemanagement, das auf solche einschneidenden Veränderungen nicht rasch und präzise reagieren kann, ist den Anforderungen der neuen Energiewelt nicht gewachsen. Deutlich wird das am Beispiel der Herstellung von grünem Wasserstoff: Um wirklich nachhaltig, das heipt ohne den Einsatz großer Mengen an fossiler Energie - erzeugt werden zu können, kommen mehr und mehr große Elektrolyseur-Systeme zum Einsatz, die ihren Strom direkt aus Erzeugungsanlagen für erneuerbare Energie wie Wind- oder Solarparks beziehen. Deren Eingangsleistung aber kann im Zeitverlauf heftig schwanken – je nach aktueller Wind- und Wetterlage.

Grüner Wasserstoff: H2-Produktion dank intelligentem Energiemanagement

Die Gesamtproduktion an Wasserstoff aber muss verlässlich einen definierten Bedarfsplan erfüllen. Zusätzlich wird sie auf der Grundlage spezifischer Marktbedingungen, wie dem Auf und Ab des Spot-Preises an der Strombörse, betrieben. Die Rentabilität des Gesamtvorgangs aber, bei der H2-Produktion als „Levelized Cost of Hydrogen“ (LCOH) bezeichnet, wird stark davon beeinflusst, wie flexibel die Energiemenge, die der Elektrolyseur zur Herstellung des Wasserstoffs benötigt, im Gesamtsystem zugeführt und gemanagt werden kann.

Von der Erfüllung dieser anspruchsvollen Aufgabe hängt der wirtschaftliche Erfolg der H2-Erzeuger ganz entscheidend ab. Dafür geeignet sind nur intelligente, digitalisierte Steuerungs- und Kontrollsysteme, in die profunde Branchenkenntnisse eingeflossen sind.

Ein System, das diese Anforderungen für den Wasserstoff-Bereich – ein Feld, das auch für viele große Erzeuger neu ist – bestens erfüllt, hat jetzt der Hersteller ABB in den Markt eingeführt: Die Software-Familie Optimax steht für ein bewährtes, effizientes Energiemanagement: In den traditionellen Bereichen Energieerzeugung, Öl, Gas und Wasser garantiert es den Nutzern schon seit Jahrzehnten den sicheren, optimierten Dauerbetrieb großer Energieflüsse.

KI-Expertenwissen unterstützt Datenintegration und -auswertung

Mit dem Modul „Optimax for Green Hydrogen“ hat das Systemhaus seine Software nun für beide Anwenderseiten „H2-ready“ gemacht – für die Energieerzeuger ebenso wie für die Verbraucher. Durch die Einbettung in die Gesamtfamilie deckt das System alle relevanten Aspekte einer Wasserstoffanlage ab – von der Simulation in der Entwurfsphase bis hin zur Echtzeit-Überwachung des Energieverbrauchs im laufenden Betrieb. Die Einführung neuer Tools, die auf Algorithmen der künstlichen Intelligenz basieren, unterstützt die optimale Steuerung der Anlage. Die KI hilft also mit, die Betriebskosten für die CO2-freie Produktion des erneuerbaren Wasserstoffs signifikant zu senken. Und genau das ist die Aufgabe: Der Gestehungspreis des Wasserstoffs, also der LCOH-Wert, muss so tief sinken wie irgend möglich.

Auch die prozessumspannende Durchgängigkeit und Transparenz der Energiedaten ist im neuen „Hydrogen-Modul“ gesichert. Den Zeitaufwand für die interne historische Datenspeicherung und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften minimiert eine umfangreiche Berichtsfunktion. Damit leistet das System einen wichtigen Beitrag, in energieintensiven Betriebsumgebungen jeder Art den CO2-Abdruck (carbon footprint) erheblich zu senken. So wird die Energiewende in Unternehmen mit großem Energiebedarf mit echtem Leben erfüllt – und gleichzeitig bezahlbar.

Grüner Wasserstoff: Experten-Interview mit Axel Haller

Herr Haller, warum hat ABB die Optimax-Familie um das Modul „for Hydrogen“ erweitert? Auf welchen Bedarf zielt das neue Angebot ab?

Axel Haller: ABB kommt aus einer langen Historie der Elektrifizierung und Automatisierung im Energiemarkt. Dieser Markt steckt gerade in einer heftigen Transformationsphase – weg von den fossilen Energieträgern, hin zu neuen, deutlich volatileren Energiequellen wie Wind, Sonne, Biogas und Wasserstoff. Unser Ziel war es immer, unsere Kunden gerade bei solchen Übergängen zu begleiten. Genau das tun wir jetzt auch mit dem neuen Hydrogen-Modul für Optimax.

Gibt es schon eine echte Kunden-Nachfrage nach einem Steuerungsmodul für grünen Wasserstoff? Oder liegt die noch in der Ferne?

Axel Haller: Bei jedem Technologie-Übergang gilt es, zunächst einmal Überzeugungsarbeit zu leisten. Viele, selbst große Kunden im Energiemarkt sind zurzeit noch unsicher, wohin die Reise geht. Deshalb ist jetzt genau die richtige Zeit, ihnen dabei die Hand zu reichen. Dass der Weg in die Wasserstoff-Wirtschaft führen wird, ist inzwischen unstrittig.

Worauf haben Sie bei der Entwicklung am meisten Wert gelegt? Was war die kniffligste Aufgabe?

Axel Haller: Wirklich neu ist ja derzeit, dass elektrischer Strom erstmals in großem Stil speicherbar wird – in verschiedenen Formen, zu unterschiedlichen Zwecken. Das muss gut gemanagt werden, um effizient und bezahlbar zu sein. Wir haben immer schon Energieflüsse gemanagt. Diese Erfahrungen adaptieren wir jetzt auf die Herausforderungen der globalen Energiewende.

Das heißt, das neue Modul soll einen echten Beitrag leisten zum Gelingen der Energiewende?

Axel Haller: Ganz genau – das ist das Ziel! Immer entscheidender werden dabei externe Einflüsse wie etwa die Bedeutung des Carbon Footprint auf die gesamte Prozesskette. Den zu senken, hat oberste Priorität – und gleichzeitig muss alles kostengünstiger werden, die Erzeugung von Wasserstoff ebenso wie die Verteilung. Genau das ist unsere Spezialität! Da profitieren unsere Kunden von unserer jahrzehntelangen Optimierungs-Erfahrung.

Dienen dazu die neuen KI-Tools – sozusagen in Form eines „digitalisierten Expertenwissens“?

Axel Haller: Ja – und das ist für uns keineswegs ganz neu. Die intelligente Verknüpfung von gesichertem Wissen mit neuen Herausforderungen war immer schon eine der größten Stärken von ABB. Ganz wichtig dabei: Wir sind nicht allwissend – aber sehr erfahren. Genauso übrigens wie unsere Kunden selbst! Denn nur die enge Kooperation mit ihnen macht es uns möglich, in unseren Aufgaben immer besser zu werden.

Gibt es schon erste Anwender, die das Wasserstoff-Modul für sich nutzen?

Axel Haller: Nicht im kommerziellen Sinn. Das ist derzeit noch eher ein Test- und Pioniermarkt. Aber tatsächlich sprechen wir auch schon mit Kunden, die sich ernsthaft auf ein „Upscaling“ ihrer Wasserstoff-Anwendungen im Unternehmen vorbereiten.