Wasserstoffbetriebene Züge, Hydrogen-Tankstellen, Brennstoffzellen-Traktoren und vieles mehr. In punkto Wasserstoff zeigt sich Österreich wieder als Heimat großen Forschungs- und Pioniergeistes. Zahlreiche Demonstrationsprojekte finden sich über das ganze Land verteilt und veranschaulichen den künftigen Stellenwert der Wasserstofftechnologie.
© Foto: voestalpine/ Martin Ede
Wasserstoff-Pioniere
Anlagen wie H2FUTURE zur „grünen Stahlerzeugung“ bei der voestalpine oder die weltweit erste Wasserstoff-Großmotorenserie des Tiroler Gasler INNIO Jenbacher machen Österreich zum Pionier.
Das bestätigt auch Alexander Trattner, der in Graz das außeruniversitäre Wasserstoff-Forschungszentrum HyCentA Research leitet: „Wir beschäftigen 50 Expertinnen und Experten aus Industrie und Wirtschaft ausschließlich zur Erforschung und Entwicklung von Wasserstofftechnologien“, sagt Trattner. Neben der Wissenschaft investieren zudem viele Energieversorger und auch Industriebetriebe in die H2-Forschung oder starten sogar ambitionierte Demonstrationsprojekte. Der neue „Hydrogen-Hype“ begründe sich, so Trattner, in einer sehr frühen Pionierrolle Österreichs: Schon in den 1970er-Jahren testete Professor Karl Kordesch an der TU Graz erste wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und fuhr damit durch die Stadt. Bis heute habe sich an diesem Pioniergeist nichts geändert. „Derzeit laufen zahlreiche Forschungsaktivitäten, die die nächste Generation an verbesserten Wasserstofftechnologien vorbereiten,“ weiß Trattner. Viele dieser aktuellen Projekte sind in der „Wasserstoffinitiative Vorzeigeregion Austria Power & Gas“ (WIVA P&G) gebündelt. Hier finden sich Innovationen aus ganz Österreich: wie beispielsweise der „Solhub“ von Fronius in Wels, der „grünen Wasserstoff“ aus Sonnenstrom erzeugt und direkt zur Betankung von Fahrzeugen speichert. Oder der „Hydrogen Train“, mit dem die Zillertalbahn auf Wasserstoffbetrieb umstellen will. In Wien wiederum wird im Projekt „FCTRAC“ ein Brennstoffzellen-Traktor samt Betankungsmöglichkeit entwickelt. Die meisten dieser „Leuchtturmprojekte“ befinden sich noch im Forschungsstadium, doch sie zeigen, wohin die Reise geht. Und manch eines hat auch bereits die Kinderstube verlassen: wie etwa das erfolgreiche Projekt H2FUTURE.
„Grüne Stahlerzeugung“
Vor zwei Jahren wurde am voestalpine-Standort Linz unter diesem Namen die weltweit größte Pilotanlage zur Herstellung von „grünem“ Wasserstoff in Betrieb genommen. Seitdem werden Möglichkeiten ausgelotet, wie man bei der Herstellung von Stahl Koks und Kohle durch Wasserstoff ersetzen könnte. In der Anlage wurden auch schnelle Lastwechsel simuliert, wie sie im Betrieb eines Elektrolichtbogenofens oder bei der grünen Stromerzeugung entstehen, und viele weitere „Stress-Tests“ absolviert. Die Erfolge können sich sehen lassen. „Wir sind mit den gewonnenen Erkenntnissen aus unseren Testprogrammen sehr zufrieden, die Wasserstoffpilotanlage bestätigt die technischen Potenziale zur Herstellung von grünem Wasserstoff“, sagt Projektleiter Hermann Wolfmeir von der voestalpine. Ende letzten Jahres waren bereits über 500 Tonnen grüner Wasserstoff im Electrolyzer produziert worden. Das würde der Produktion von etwa 8.800 Tonnen „grünem Stahl“ entsprechen. Wolfmeir verrät, dass die voestalpine sich bereits in Gesprächen mit den Projektpartnern wie Verbund und APG) befinde, um das Projekt über die Pilotphase hinaus weiterzuführen: „Wir als voestalpine wollen es weiterbetreiben.“ Die H2-Option würde schließlich in der Theorie allein zwischen 2030 und 2035 die CO2-Emissionen des Standorts um rund ein Drittel reduzieren. Damit ist es klar, dass der Linzer Konzern an seinem Ziel festhalten kann, den Einsatz von grünem Wasserstoff im Stahlerzeugungsprozess sukzessive zu erhöhen und so bis 2050 die CO2-Belastung um mehr als 80 Prozent zu senken. Dafür wird allerdings mehr als das 400-fache der H2FUTURE-Kapazität und eine enorme Menge an Strom aus erneuerbaren Quellen benötigt.
Von „grau“ zu „grün“
Und genau da liegt das Problem: Aktuell wird der weitaus größte Teil (rund 96 Prozent) des weltweiten Wasserstoffbedarfs von rund 100 Millionen Tonnen jährlich durch die Dampfreformierung von Erdgas gedeckt, bei der je Kubikmeter H2 die zehnfache Menge an CO2 entsteht. Da die Lage im Bereich der Gasversorgung aber immer unsicherer wird, steht die Marschrichtung fest: Die Produktion des „grauen Wasserstoffs“ muss auf Erneuerbare umgestellt und „grün“ werden. Auf EU-Ebene wurde dazu im Juli 2020 eine ambitionierte Wasserstoffstrategie gestartet. Dabei sollen in der ersten Phase bis 2025 in Europa Elektrolysekapazitäten in Höhe von sechs Gigawatt mit dem Ziel installiert werden, künftig eine Million Tonnen grünen Wasserstoff pro Jahr zu erzeugen. In der zweiten Phase bis 2030 soll die Kapazität auf insgesamt 40 Gigawatt und bis zu zehn Millionen Tonnen anwachsen.
Diese Transition gilt als Hauptfokus in der Forschungsarbeit rund um „Hydrogen“; und dieselbe Entwicklung – von „grau“ zu „grün“ – vollzieht sich aktuell auch bei einem traditionsreichen Tiroler Unternehmen, dem Gasmotorenhersteller INNIO Jenbacher. Bis vor kurzem noch stand in Jenbach allein die Energieumwandlung auf Gasbasis im Portfolio. Nun hat man die Zeichen der Zeit erkannt und bietet schon ab diesem Jahr alle Jenbacher Gasmotoren mit einer „Ready for H2“-Option an. „Diese Modelle können nun mit 20 Prozent H2-Anteilen im konventionellen Gasnetz betrieben oder auf den Betrieb mit 100 Prozent Wasserstoff umgerüstet werden. Zudem ist eine INNIO-Motorenbaureihe bereits heute für den Betrieb mit 100 Prozent Wasserstoff verfügbar,“ schildert Geschäftsführer Martin Mühlbacher. Dieses umfangreiche H2-Motoren-Produktportfolio ist das weltweit erste in dem betreffenden Energieerzeugungsbereich überhaupt – begonnen hat es mit innovativem Pioniergeist: „Unseren ersten Wasserstoff-Kunden hatten wir schon vor 20 Jahren“, schildert Mühlbacher. Zwei Jahrzehnte und mehrere Demonstrationsprojekte später präsentierte INNIO Jenbacher 2020 den weltweit ersten umgerüsteten 1-MW-Motor in Hamburg-Othmarschen, der mit Wasserstoff-Erdgas-Gemischen oder auch 100 Prozent Wasserstoff läuft. Damit war der Beweis erbracht, dass ein reiner Wasserstoffbetrieb für Großmotoren auch im Megawatt-Maßstab möglich ist. „Bis heute haben wir unsere führende Rolle im Bereich der kohlenstoffarmen und CO2-neutralen Technologien weiter ausgebaut“, so Mühlbacher, der von der Wasserstoffzukunft unserer Wirtschaft und Gesellschaft überzeugt ist, auch wenn aktuell noch die hohen Kosten für Zurückhaltung am Markt sorgen. „Sobald aber Wasserstoff leichter und kostengünstiger verfügbar ist, wird es großes Interesse vonseiten der Anlagenbetreiber geben“, ist sich Mühlbacher sicher: „Die Transformation zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft kann dann früher Realität werden, als wir glauben.“
Weitere Informationen unter: hycenta.at, h2future-project.eu, wiva.at
FFG-COMET-Projekt
Kraftwerk der Zukunft
Ein weiteres Pioniervorhaben ist das zwei Millionen Euro schwere LEC-COMET-Projekt Hy2Power. In diesem Leuchtturmprojekt errichtet das LEC mit den Partnern Verbund, INNIO Jenbacher, TU Graz, HyCentA und AIT eine Pilotanlage mit einem Wasser-stoff-Energiespeicher samt Rückverstromungsmodul, der insbe-sondere zum Ausgleich von Schwankungen im Stromnetz dienen soll. Für die Energiewende mit großem Anteil fluktuierender Wind- und Sonnenenergie sind neue Speichermöglichkeiten und vor al-lem die rasche Zurverfügungstellung von elektrischer Energie zum Ausgleich von Belastungsspitzen sehr wichtig. „Großmoto-ren tragen wesentlich zur CO2-freien Netzstabilisierung und zur Vermeidung von Black-Outs bei und sind ein hocheffizientes Mit-tel, um den Weg in eine grüne Energiezukunft zu ebnen“, erklärt LEC-Geschäftsführer Andreas Wimmer. Die Gasmotoren dienen hier als zentrales Element und können als Module gesehen werden, die eine leichte Skalierbarkeit er-möglichen. „Deshalb sind auf Basis dieses Konzepts auch Anla-gen für die Erzeugung von einigen 100 Megawatt Strom künftig durchaus denkbar“, so Wimmer.
