Wasserstoff: Das sind die weltweit größten Anlagen

Warum Wasserstoffprojekte für die Industrie wichtiger werden

Grüner Wasserstoff gilt als zentraler Baustein für eine klimafreundlichere Industrie. Er kann als alternativer Brennstoff oder Kraftstoff eingesetzt werden und lässt sich zudem in Wärme und Strom umwandeln. Da grüner Wasserstoff ohne fossile Rohstoffe produziert werden kann, wächst das Interesse an Anlagen, die ihn im industriellen Maßstab erzeugen. Das geht aus einem Überblick von Produktion hervor.

Die vorgestellten Wasserstoffprojekte zeigen, wie unterschiedlich die Ansätze ausfallen. Einige Vorhaben setzen auf direkte Wasserstoffproduktion per Elektrolyse, andere koppeln grünen Wasserstoff mit der Herstellung von Ammoniak. Wieder andere Projekte planen komplette Systeme aus Windparks, Solarparks, Elektrolyseuren, Leitungen, Speichern und Exportinfrastruktur.

In welchen Ländern gibt es die größten Elektrolysekapazitäten für Wasserstoff?

Wie die Internationale Energieagentur in ihrem Global Hydrogen Review 2024 mitteilt, stieg die weltweite Kapazität von Wasserstoff-Elektrolyseuren allein von 2023 bis 2024 von 1,4 auf 5,2 GW. Diese Kapazität ist jedoch nicht gleichverteilt über die Regionen.

 Laut Hydrogen Council hatte China 2024 mit 1.150 MW klar die größte Elektrolysekapazität für Wasserstoff, deutlich vor Europa mit 250 MW, Nordamerika mit 150 MW und dem Rest der Welt mit 200 MW.

Die Verteilung macht eine starke regionale Konzentration sichtbar: China stellt mehr als die Hälfte der weltweiten Kapazität, während Europa und Nordamerika zusammen nur einen kleineren Anteil ausmachen.

Welche Rohstoffe werden für den Bau von Wasserstoff-Elektrolyseuren benötigt?

Für die Errichtung der Wasserstoffelektrolyseure werden zahlreiche Rohstoffe benötigt für das Gehäuse, Elektroden und Katalysatoren, Membranen und Dichtungen, Bipolarplatten und Beschichtungen sowie die Keramiken bei Hochtemperatur-Elektrolyse.

Für den Bau von Elektrolyseuren werden vor allem Metalle und spezielle Funktionsstoffe gebraucht, je nach Technologie unterschiedlich stark. Besonders wichtig sind bei der alkalischen und PEM-Elektrolyse unter anderem Nickel, Titan, Platin, Iridium und teilweise auch Zirkoniumverbindungen; bei der Hochtemperaturelektrolyse kommen zusätzlich keramische Materialien wie Zirkonoxid zum Einsatz.

Wichtig ist dabei, dass einige dieser Rohstoffe als kritisch gelten, weil ihre Förderung geographisch stark konzentriert ist und die Verfügbarkeit nicht beliebig skalierbar ist. Das macht den Ausbau der Elektrolyseurproduktion auch zu einer Frage von Lieferketten, Recycling und Materialsubstitution.

 In der Tabelle (rechts) finden Sie eine Auflistung der Rohstoffe und ihren Mengen, die im Jahr 2018 nachgefragt wurden und der Prognose für das Jahr 2040. Die Daten stammen von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) sowie Johnson Matthey.

Wasserstoffprojekt H2Green, Uberaba (Brasilien)

H2 Brazil, eine Tochtergesellschaft des portugiesischen Unternehmens H2Green, plant eine Anlage für grünen Wasserstoff in Uberaba im brasilianischen Bundesstaat Minas Gerais. Das Projekt befindet sich laut GTAI noch im Frühstadium und wird privat finanziert. Die Investition beträgt 1,4 Mrd. USD. Zu Kapazität, Zeitplan und späteren Abnehmern gibt es noch keine Informationen.

Wasserstoffprojekt HyEx

Bereits im Juli 2019 haben sich der französische Energieversorgungskonzern Engie und Enaex, ein chilenischer Hersteller von Ammoniumnitrat, zu einer strategischen Allianz zusammengeschlossen.

Das gemeinsame Projekt HyEx soll laut des chilenischen "Diario Financiero" einen 2 GW Solarpark sowie eine 1,6 GW Wasserstoff-Elektrolyse-Anlage beinhalten. Diese Anlage könnte 124.000 Tonnen grünen Wasserstoff pro Jahr produzieren, welcher anschließend in einer Ammoniakanlage eingesetzt werden könnte.

In dieser Anlage ließen sich so jährlich 700.000 Tonnen des grünen Ammoniaks produzieren. 50%  des Ammoniaks würden in die Ammoniumnitritanlage von Enaex fließen, sodass er nicht mehr importiert werden müsste und der Rest könnte für Kraftstoff, die Gründünger-Produktion und den Exportmarkt verwendet werden.

Das Ziel: Der Betrieb einer Pilotanlage, die eine 36 MW Solaranlage, einen 26 MW Wasserstoff-Elektrolyseur sowie jedes Jahr 18.000 Tonnen Ammoniak umfasst. Bis 2030 soll der Vollbetrieb erfolgen.

Das Projekt HyEx birgt nach den Einschätzungen von Engie und Enaex ein jährliches CO2-Reduktionspotenzial von über 600.000 Tonnen.

Wasserstoffprojekt Hyport Oostende

Für dieses Projekt haben sich der Seehafen der belgischen Stadt Oostende, das im Bereich der Meerestechnik tätige Unternehmen Deme und PMV zusammengeschlossen. Das Ziel: Die Inbetriebnahme einer grünen Wasserstoffanlage im Hafengebiet von Ostende mit einer Kapazität von bis zu 300 MW. Bis dahin durchläuft das Projekt folgende Schritte:

• Phase 1: Prüfung der generellen Machbarkeit und Erstellung eines Entwicklungsplans
• Phase 2: Start eines Demonstrationsprojekts mit mobiler Landstromversorgung
• Phase 3: Roll-out eines mit grünem Wasserstoff betriebenen Stromprojekts (Beginn bis 2022)

Außerdem sollen 399 Windenergieanlagen vor den belgischen Küsten in Betrieb genommen werden. Diese hätten zusammen eine Gesamtleistung von 2,26 GW. Laut Dewe wäre zudem noch Platz für mehrere hundert weitere solcher Anlagen, die zusätzlich noch 1,75 GW erzeugen könnten. Damit betrage die Gesamterzeugungskapazität 4 GW für Ökostrom. Die Hälfte der belgischen Haushalte könnte damit versorgt werden.

Der grüne Wasserstoff, das Produkt des Projekts HYPORT, soll sowohl als Energiequelle, als auch als Rohstoff fungieren. So soll dann nach Abschluss des Projekts jährlich eine CO2-Reduktion von 500.000 bis hin zu einer Million Tonnen erreicht werden.

Projekt H2-Hub Gladstone

Das australische Infrastrukturunternehmen Hydrogen Utility (H2U) plant ebenfalls ein neues Projekt zur Produktion von umweltfreundlichem Wasserstoff. Dafür arbeitet das Unternehmen mit Thyssenkrupp zusammen. Es soll eine 3-GW-Elektrolyseanlage entstehen, die sich in der der Nähe der australischen Hafenstadt Gladstone, Bundesstaat Queensland, befindet.

Projekt Pacific Solar Hydrogen

Dieses Projekt hat ein australisches Start-up gestartet: Der Anbieter für erneuerbare Energien Austrom Hydrogen. Als Location für einen Solarpark und eine Anlage zur Wasserstoffherstellung habe das Unternehmen nach eigenen Angaben die Stadt Callide in Queensland ausgewählt. In einer Anlage sollen bis zu 3,6 GW grünen  Stroms produziert werden mit einer Wasserstoffjkapazität von 100.000 Tonnen pro Jahr.

Noch befindet sich das Projekt zwar in der Entstehungsphase, langfristig soll der Wasserstoff per Schiff nach Japan, Südkorea und in weitere Länder exportiert werden.

Der Solarpark wird eine Mischung aus bereits vorhandener und neu angelegter Infrastrukturen nutzen, um das Wasserstoffwerk mit Ökostrom versorgen zu können. Dadurch, dass die Stromerzeugung in der Nähe des Hydrolyseurs erfolgt, soll es nur einen sehr geringen Leistungsverlust geben.

Projekt Helios Green Fuels

1,5 Millionen Euro - mit diesem Betrag beteiligt sich Deutschland an einer geplanten 20 MW Wasserstoff-Elektrolyse-Anlage von Thyssenkrupp, die in Saudi-Arabien entstehen soll. Die Anlage, die Wasserstoff aus Solar- und Windkraft erzeugen kann, soll Bestandteil des Projekts NEOM werden, der saudischen "Planstadt", die sich über ein Gebiet von 26.500 Quadratkilometer erstrecken könnte.

Die umweltfreundliche Ammoniak-Anlage soll mit erneuerbarer Energie betrieben werden. Dafür haben Air Products (bietet die Technologie für die Produktion von Stickstoff durch Luftzerlegung), ACWA Power und NEOM ein gemeinsames Abkommen über fünf Milliarden US-Dollar für den Bau einer wasserstoffbasierten Ammoniak-Produktionsanlage getroffen.

Außerdem mit dabei: Das dänische Katalyseunternehmen Haldor Topsoe, dessen Technologie für die Herstellung des grünen Ammoniaks verwendet werden soll.

Ab der geplanten Inbetriebnahme im Jahr 2025 sollen im Rahmen des Projekts täglich 650 Tonnen Wasserstoff und 3.000 Tonnen Ammoniak aus über 4 GW umweltfreundlichem Strom gewonnen werden. Das grüne Ammoniak soll im Anschluss nach Übersee verschifft werden.

Projekt Murchison Renewable Hydrogen

In der Nähe der australischen Stadt Kalbarri sollen Solar- und Windkraftwerke mit 5 GW Leistung entstehen. Dieses Vorhaben verfolgt das Unternehmen Hydrogen Renewables Australia (HRA) und hat sich dafür die Zusammenarbeit mit dem dänischen Fondsmanager Copenhagen Infrastructure Partners (CIP) gesichert.

Der durch die Anlagen erzeugte Strom soll eingesetzt werden, um grünen Wasserstoff herzustellen. Das Wasser, das für die Elektrolyse benötigt wird, soll durch eine Meerwasserentsalzungsanlage gewonnen werden.

Auch bei diesem Projekt soll zunächst eine Machbarkeitsstudie durchgeführt werden. Der Bau der Anlagen würde Arbeit für 2.000 bis 3.000 Menschen schaffen. Sobald die in Anlagen in Betrieb sind, könnten 250 bis 300 Menschen festangestellt werden.

Das Projekt Murchison Renewable Hydrogen lässt sich folgendermaßen gliedern:

1. Produktion von Wasserstoff für Fahrzeuge
2. Prüfung, ob und wenn ja wie eine Einspeisung in die nahe gelegene Dampier-Bunbury-Erdgaspipeline möglich ist
3. Export des Wasserstoffs in asiatische Märkte, vor allem nach Korea und Japan

Projekt AquaVentus

Auch dieses Projekt, das auf einem Förderverein bestehend aus derzeit 40 Unternehmen basiert, verfolgt ein großes Ziel: Bis zum Jahr 2035 soll auf der Insel Helgoland eine Erzeugungsleistung von 10 Gigawatt für grünen Wasserstoff aus Offshore-Windenergie erreicht und anschließend an Land transportiert werden.

Bald schon könnte dank einer Elektrolyse-Technologie jährlich eine Million Tonnen grünen Wasserstoffs aus der Nordsee, von Helgoland bis in die Doggerbank, gewonnen werden. Außerdem strebt AquaVentus eine langfristige Einbindung in ein europäisches Wasserstoffnetzwerk an. Die Doggerbank bildet hierbei den Endpunkt mit einer Anbindung an weitere Offshore-Wasserstoff-Hubs sowie mit Querverbindungen nach Großbritannien, Dänemark und in die Niederlande.

Projekt NortH2

Shell, Equinor, Gasunie, RWE und der Hafen Groningen Seaports - sie alle sind am Wasserstoffprojekt NortH^₂ beteiligt. Gemeinsam wollen sie ein System aus Offshore-Windparks, Elektrolyseuren, Gasspeichern und Leitungen aufbauen. Dadurch soll sich Offshore-Wind nicht nur in grünen Wasserstoff umwandeln lassen, dieser Strom soll auch gespeichert und zu Industriezentren in Nord-West-Europa gebracht werden.

Im Norden der Niederlande soll ein Zentrum für grünen Wasserstoff entstehen mit einer Kapazität beziehungsweise Elektrolyseleistung von 4 GW bis 2030 und mehr als 10 GW bis 2040. So ließe sich pro Jahr eine Million Tonnen grünen Wasserstoffs produzieren und zugleich acht bis zehn Millionen Tonnen CO² vermeiden.

Projekt Asian Renewable Energy Hub

Bei dem Asian Renewable Energy Hub wurden die Ziele sehr hoch gesetzt - es ist das derzeit größte geplante Wasserstoff-Projekt. Als Standort wurden 6.500 Quadratkilometer aus einem 14.000 Quadratkilometer großem Grundstück in der Region East Pilbara in Westaustralien "heraus geschnitten". Dort sollen zunächst 26.000 MW mit Hilfe von Windturbinen und Photovoltaikanlagen erzeugt werden. Die damit gewonnene Energie soll hauptsächlich eingesetzt werden, um umweltfreundliche Wasserstoffprodukte sowohl für das Inland, als auch für den Export herzustellen.

Die langfristigen Ziele:

• Die Erzeugung von 26 GW erneuerbarer Wind- und Solarenergie
• Mindestens 3 GW kostengünstige, saubere Stromerzeugungskapazität für die Region Pilbara
• Bis zu 23 GW Stromerzeugung für die Herstellung grünen Wasserstoffs und grünen Ammoniaks
• Die Schaffung von 20.000 Arbeitsplätzen während der 10-jährigen Bauzeit sowie von 3.000 Arbeitsplätzen während der Betriebszeit
• Bis zu 100 TWh der jährlichen Gesamterzeugung
• Eine Lebensdauer der Anlage von über 50 Jahren