Wie sich die Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff verbessern lässt

Represents hydrogen production technologies & green hydrogen

Wie sich die Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff verbessern lässt

Eingestellt am 23. Juni 2021

Um die Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff zu verbessern, braucht es mehr als nur Fortschritte in der Wasserstoffproduktionstechnologie

Das rasante Wachstum und der Einsatz von Wasserstofferzeugungsprojekten für Energiespeicherung, Dekarbonisierung und Initiativen für saubere Energie sind im Gange. Dieses Streben nach sauberer Energieerzeugung und -speicherung wird noch Jahrzehnte andauern, da sich die Energiewende auf langfristige, großtechnische, saubere Brennstoff- und Speicherlösungen konzentriert. Doch damit sich diese Bewegung wirklich durchsetzen kann, müssen die Produktionskosten niedrig genug sein, um die Investitionen in Technologien zur Wasserstoffproduktion zu erhöhen.

Wer investiert in grünen Wasserstoff?

Ein kürzlich veröffentlichter Bericht des Hydrogen Council zeigt, dass mehr als 200 Wasserstoffprojekte mit einem Gesamtinvestitionsvolumen von über 300 Milliarden Dollar angekündigt wurden, von denen etwa 80 Milliarden Dollar als ausgereift gelten. Über 30 Länder haben Wasserstoff-Roadmaps veröffentlicht,und Regierungen weltweit haben öffentliche Mittel zur Unterstützung der Dekarbonisierung durch Wasserstoffproduktionstechnologien zugesagt.

Zur Unterstützung dieser Initiativen bilden sich groß angelegte Partnerschaften, um lokale Wasserstoff-Hubs für die entstehende Wasserstoffwirtschaft aufzubauen.

Zu den Partnern, die in die grüne Energieerzeugung investieren, gehören:

  • globale Öl- und Gasunternehmen
  • Regierungen
  • Energieerzeuger
  • Anlagenhersteller
  • Transportunternehmen

Eine solche Initiative bildet das NEOM-Projekt in Saudi-Arabien. Hier wird die Produktion von 650 Tonnen/Tag grünen Wasserstoffs durch Elektrolyse geplant, die zu 100 % aus erneuerbaren Quellen gespeist wird. Partnerschaften in Europa, Australien, Nordamerika und Teilen Asiens und Südamerikas haben ebenfalls groß angelegte Projekte zur Entwicklung einer Wasserstoff-Infrastruktur angekündigt.

Green Hydrogen Project Illustration

Neom Grüner-Wasserstoff-Projekt

Die Brücke zur grünen Wasserstoffproduktion

Brauner und grauer Wasserstoff, der mittels Steam Methane Reforming (SMR) aus fossilen Brennstoffen hergestellt wird, macht etwa 95% der weltweiten Wasserstoffproduktion aus. Blauer Wasserstoff ist definiert als SMR mit Kohlenstoffabscheidung und -verwertung oder -speicherung (CCUS). Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) ist die Wasserstoffproduktion für rund 830 Millionen Tonnen CO2 CO2 pro Jahr verantwortlich. Der verstärkte globale Fokus auf Dekarbonisierungsziele könnte zukünftige Investitionen in die Entwicklung von SMR reduzieren und die Produktion von braunem und grauem Wasserstoff beeinträchtigen. Für den Moment wird SMR weiterhin eine Hauptmethode zur Wasserstoffproduktion bleiben, mit zusätzlichen CCUS-Funktionen, die es erlauben, das CO2 zu speichern oder für industrielle Anwendungen zu nutzen.

Laut Frost & Sullivan, macht grüner Wasserstoff weniger als 1 % des gesamten weltweit produzierten Wasserstoffs aus. Es wird eine Brücke zu grünem Wasserstoff benötigt und blauer Wasserstoff wird wahrscheinlich diese Brücke bleiben.

Der Strommix und der steigende Bedarf an Energiespeichern in größerem Maßstab

Da sich der globale Stromerzeugungsmix weiter in Richtung Wind- und Solarenergie entwickelt, ist die langfristige Speicherung in großem Maßstab ein entscheidender Faktor, um die Stilllegung von Kohle-, Kernkraft- und anderen Grundlastkraftwerken auszugleichen.

Wie können Versorgungsunternehmen am besten große Strommengen (Gigawatt oder Terawatt) für längere Zeiträume speichern ohne auf Batteriespeichersystemen (BESS) oder anderen Methoden mit kurzer Laufzeit zurückzugreifen? In der Vergangenheit gab es nur ein bewährtes Speichermedium – Pumpspeicherkraftwerke .Es gibt hier viel Raum für weitere Großprojekte, aber die Genehmigung und Entwicklung dieser Projekte kann viele Jahre dauern, die Kosten gehen oft in die Milliarden und sie sind durch geografische Beschränkungen begrenzt.

Wie die Geschichte der Solar- und Windtechnologien gezeigt hat, sinken die Kosten, wenn die Investitionen voranschreiten und die Technologie in größerem Umfang eingesetzt wird. So hat die EIA festgestellt, dass die Kosten für Batteriespeicher im Versorgungsmaßstab in den USA zwischen 2015 und 2018 um fast 70 % gesunken sind, und das U.S. National Renewable Energy Laboratory (NREL) geht davon aus, dass die zunehmende Batterieproduktion und der Wettbewerb auf dem Markt die Kosten weiter senken werden. NREL sagte kürzlich, dass die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien im mittleren Bereich bis 2030 um weitere 45 % sinken werden. In ähnlicher Weise gehen mehrere Quellen davon aus, dass die Kosten für Elektrolyse bis 2030 um 60 % oder mehr sinken werden.

Was wird die Kapitalkosten für die Produktion von grünem Wasserstoff senken?

Obwohl erwartet wird, dass die Kosten für die Elektrolyse-Technologie in den nächsten zehn Jahren sinken werden, sind die aktuellen Kosten für die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse deutlich höher als die der Erdgasproduktion. Es stellt sich also die Frage, was getan werden kann, um die Wirtschaftlichkeit der Dekarbonisierung zu verbessern.

Zwei Bereiche, auf die man sich konzentrieren sollte, um Grünen Wasserstoff auf Augenhöhe mit anderen Brennstoffen und Energiespeichern zu bringen, sind:

1. Kosten der Energie
2. Kapitalkosten von Wasserstoffanlagen

Das Streben nach skalierbaren Effekten für grünen Wasserstoff treibt die Innovation bei den Technologien zur Wasserstofferzeugung voran, aber das ist nicht die einzige Möglichkeit, die Kosten zu senken. Da es sich bei Elektrolyseanlagen um eine bewährte Technologie handelt, werden sie in immer größerem Maßstab eingesetzt. Diese Anlagen nutzen konventionelle Versorgungssysteme wie Prozesswasser, hochreines Wasser, Kühlwasser, Inertgas, Instrumentenluft und andere Prozessflüssigkeiten und können von bewährten Technologien und Arbeitsabläufen profitieren, um die Gesamtkosten (TIC) zu senken, die Produktivität der Konstruktion zu erhöhen und die Bauzeiten zu beschleunigen. Diese Vorteile können realisiert werden, während die Sicherheit auf Weltklasseniveau bleibt und die Systemzuverlässigkeit verbessert wird. Zudem können Kapitalkosten welche mit der Installation von Elektrolysesystemen und der zugehörigen kritischen Infrastruktur einhergehen reduziert werden.

Konzepte wie Vorfertigung und Modularisierung, die auf virtuellen Designkonzepten und Advanced Work Packaging (AWP)-Ansätzen basieren, tragen zur Schnelligkeit und Sicherheit von Bauprojekten bei und minimieren die Herausforderungen, die mit schrumpfenden Fachkräften und Änderungen im Bauprozess verbunden sind. Bauherren, Entwickler und EPC-Firmen können sich auf die Expertise bewährter Technologiepartner verlassen, um Projektsicherheit zu erreichen und die installierten Gesamtkosten zu reduzieren.

Von der Planung und Konstruktion über die Produktion bis hin zur Wartung - um die mit der Produktion von grünem Wasserstoff verbundenen Kapitalkosten zu senken, muss die Branche bewährte Verfahren aus anderen industriellen Märkten übernehmen.

Zu den bewährten Konstruktionsmethoden aus den Bereichen Energie, Bergbau, Öl und Gas sowie Infrastruktur gehören:

  • schlanke Konstruktion
  • Fachwissen des Herstellers im Vorfeld zur Optimierung der Anlage
  • Offsite-Fertigung und Modularisierung
  • Vereinfachtes Materialhandling
  • Installation der Module vor Ort

Diese bewährten Ansätze, standardisierten Prozesse und zuverlässigen Systemlösungen innerhalb der aufstrebenden grünen Wasserstoffindustrie führen zu Verbesserungen bei Produktivität, Effizienz und Qualität. Diese neue Denkweise erfordert jedoch ein höheres Maß an Koordination zwischen Eigentümern, Ingenieuren, EPCs und Lieferanten.

Victaulic ist stolz darauf, mit Bauherren, Ingenieuren und EPC-Firmen auf der ganzen Welt zusammenzuarbeiten, um Projektziele zu erreichen und positive Bauergebnisse zu erzielen. Klicken Sie hier um noch heute mit uns in Kontakt zu treten.

Autoren:
Ravi L. Bhamidipati - Vizepräsident, Global Oil & Gas, Chemical, and LNG
 Elliott Smith - Vizepräsident, Global Power

Victaulic

Victaulic is the leading producer of mechanical pipe joining solutions. Engineered with confidence, our solutions put people to work faster, while increasing safety, ensuring reliability and maximizing efficiency.