NEL, der Wasserstoffplayer aus Norwegen

Januar 2025 - Applied Thermal Engineering – Ausgabe 262 – Gedruckt für 1. März 2025 vorgesehen:

Sehr lesenswert. Die EU strebt an, bis 2030 jährlich 20 Millionen Tonnen grünen Wasserstoff zu produzieren und zu importieren. Problemstellung: Um das Ziel der EU für 2030 zu erreichen, ist eine beispiellose 250-fache Ausweitung der heutigen durchschnittlichen 4-MW-Anlagen auf über zwanzig Gigawatt-Anlagen erforderlich. Dieser Ausbau steht vor kritischen Herausforderungen: 170-240 Milliarden Euro an Kapitalkosten, unerprobte Elektrolyseurtechnologie im Gigawatt-Maßstab und Konkurrenz durch effizientere und kostengünstigere Technologien.

Dieses Dokument bietet Entscheidungsträgern umsetzbare Erkenntnisse, indem es in Abschnitt 2 die Technologie, die Marktstruktur und die Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffwirtschaft untersucht. In Abschnitt 3 untersucht es auch die mit der Produktion von grünem Wasserstoff verbundenen Risiken und erkennt an, dass es für viele vorgeschlagene Anwendungen möglicherweise auch bessere Lösungen als Wasserstoff gibt. Das Dokument schließt mit einer Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse und betont die Bedeutung strategischer Planung und des Risikomanagements, um Wasserstoff effektiv in einer nachhaltigen Energiezukunft zu positionieren.

Dokument: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.125197

Kernergebnis:
Es wird Entscheidungsträgern angeraten vorerst alle Investitionen in Ammoniakanlagen umzulegen, da es hierfür keine Alternative als grünen Wasserstoff gibt UND der CO² Ausstoß maßgeblich reduziert werden kann.

1 Tonne grüner Wasserstoff würde 5,7 Tonnen grünes Ammoniak produzieren. Im Gegensatz dazu erfordert der traditionelle Weg 3,5 Tonnen Methan, um die gleiche Menge Ammoniak herzustellen, was zu 9 Tonnen CO2- Emissionen führt. Für die Umstellung der globalen Ammoniakdüngerproduktion auf die Umwandlung fossiler Brennstoffe in grünen Wasserstoff wären jährlich etwa 32 Millionen Tonnen grüner Wasserstoff erforderlich. Diese Menge entspricht dem 1,5-Fachen des Produktionsziels der Europäischen Union für grünen Wasserstoff bis 2030. Der Übergang zu emissionsfreiem Ammoniak könnte den globalen CO2- Ausstoß um fast 1% reduzieren.

Woodside Energy ein Großkunde von Nel ASA gab im Januar bekannt sich auf die Ammoniakanlage in Texas zu konzentrieren und das andere Projekt in Oklahoma zurückzustellen.

HINWEIS: Das Dokument enthält einen Fehler, der von einem Leser aufgedeckt wurde. Ursprünglich wurde dargestellt man könne 51 Tonnen CO2-Emmissionen bei der Herstellung von 5,7 Tonnen Ammoniak einsparen. Es sind aber 9 Tonnen.

06.01.2025 - International Journal of Hydrogen Energy Seite 1002-1013

In dieser Arbeit wurde der Wasserbedarf für die zukünftige groß angelegte Produktion von grünem Wasserstoff und die möglichen Auswirkungen des zukünftigen Klimas auf die Kühlung und Funktionsfähigkeit von Elektrolyseuren im großen Maßstab untersucht. Dies betrifft Länder wie Nordafrika und Australien usw.

Kritische Industrien wie die Landwirtschaft beanspruchen den größten Anteil (70 %) aller Süßwasserentnahmen. Insbesondere in trockenen Regionen, wird dieses Wasser nicht nachhaltig genutzt. Dies ist besorgniserregend, da der weltweite Süßwasserbedarf voraussichtlich steigen wird und sich bis 2050 allein aufgrund des Bevölkerungswachstums und des verbesserten Lebensstandards verdoppeln oder vervierfachen könnte.  Daher ist die Umleitung von Wasserressourcen in andere Industrien, wie die Produktion von grünem Wasserstoff, mit Opportunitätskosten verbunden, die sowohl von staatlichen als auch von privaten Unternehmen umfassend berücksichtigt werden müssen.

Bisherige Arbeiten konzentrierten sich auf den Speisewasserbedarf für Elektrolyseure und ließen jegliche Berücksichtigung des Kühlbedarfs von Elektrolyseuren für grünen Wasserstoff im großen Maßstab außer Acht. Dies ist wichtig, da der Wasserbedarf für die groß angelegte Produktion von grünem Wasserstoff maßgeblich von der Wahl der Kühltechnologie beeinflusst wird. Zu den Optionen gehört die Nutzung einer Trockenkühlung, die wassereffizient, aber energieintensiv ist, oder einer Verdunstungskühlung, die wasserintensiv, aber energieeffizient ist.

Länder, die derzeit trockengekühlte Systeme haben, haben keinen zusätzlichen Wasserbedarf über den Speisewasserbedarf des Elektrolyseurs von ca. 10 L/kgH2 hinaus. Allerdings können verdunstungsgekühlte Systeme den Wasserbedarf um schätzungsweise 20–40 L/kgH2 erhöhen, wodurch sich der Gesamtwasserbedarf für die Produktion von grünem Wasserstoff auf 30–50 L/kgH2 erhöht. Etwaige zusätzliche Belastungen durch die vorgelagerte Wasseraufbereitung und die nachgelagerte Wasserstoffverarbeitung werden hier noch nicht berücksichtigt.

Volle Arbeit hier: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.11.381

Kernergebnis:
- Um den Wasserstoffbedarf zu decken, werden voraussichtlich 4010 bis 6600 GL demineralisiertes Wasser pro Jahr als Speisewasser für Elektrolyseure benötigt, wenn Trockenkühlung eingesetzt wird, oder wenn Verdunstungskühlung eingesetzt wird, wären zusätzlich 6015 bis 19.800 GL Wasser pro Jahr erforderlich.

- Von den zehn hier analysierten Kandidatenländern wurde festgestellt, dass drei (VAE, Oman und Marokko) nicht über ausreichende Süßwasserressourcen verfügen, um nur 10 % des zukünftigen Wasserstoffbedarfs zu decken. Es sind hier erst mal Wasseraufbereitungsanlagen notwendig.

- Schätzungen deuten darauf hin, dass es in künftigen Klimazonen sowohl zu höheren Durchschnittstemperaturen als auch zu häufigeren extremen Hitzeereignissen kommen wird, was zu Szenarien führt, in denen die Wasserstoffproduktionskapazität von Elektrolyseuranlagen aufgrund von Einschränkungen bei der Prozesskühlung gedrosselt werden muss. In solchen Szenarien ist die Verdunstungskühlung am besten geeignet, um die Auswirkungen von Hochtemperaturereignissen zu mildern, da sie bis zu achtmal billiger zu implementieren ist als Trockenkühlung. Das bedeutet, dass die Verdunstungskühlung
überdimensioniert werden kann, um den erhöhten Kühlbedarf bei Hochtemperaturereignissen zu geringeren Kosten zu decken. Hierfür ist aber zusätzliches Wasser erforderlich.

Die Karte unten vergleicht Wasserknappheit mit Großprojekten und Wasserstoffkosten.

Danke. Ich fühle mich geehrt, dass ich mit einer KI verwechselt werde. Ich bin projektleitender Ingenieur und verfasse selbst Fachartikel. In diesem Zusammenhang habe ich Zugang zu einer speziellen Suchmaschine, die ausschliesslich 40 Universitätsbibliotheken und alle aktuellen Fachzeitschriften durchsucht und mir deren Inhalte bereitstellt. Die Kosten hierfür übernimmt eine gemeinnützlige Stiftung, von der ich gefördert werde. Auf Google und die Boulevardpresse bin ich nicht angewiesen. Erst vor zwei Wochen erhielt ich einen Preis mit weiterer Förderzusage, da ich in meinem Fachbereich zu den weltweit 1000 bedeutendsten Autoren des Jahres 2024 gewählt wurde.

Wenn man in die Anteile eines Elektrolyseur-Herstellers investiert, dann sollte man sich für die Geräte und ihre Funktionsweise, sowie den aktuellen betriebswirtschaftlichen Kenntnisstand interessieren. Ansonsten könnte man einfach in Wasserhersteller, Windelhersteller (Procter&Gamble) oder McDonalds investieren. Das kann langfristig nicht schief gehen und das Produkt ist leichter zu durchschauen. Genau wie die Leute, die es kaufen.