Grüner Wasserstoff und E-Fuels

Wie Dänemark die Umstellung auf alternative Brennstoffe beschleunigen und den globalen Verkehr und energieintensive Industrien dekarbonisieren will

GRÜNER WASSERSTOFF IST DÄNISCHER WASSERSTOFF

Wie Dänemark die Umstellung auf alternative Brennstoffe beschleunigen und den globalen Verkehr und energieintensive Industrien dekarbonisieren will

Version 1.0

September 2023

CHEFREDAKTION

State of Green, Maja Østergaard, moe@stateofgreen.com

TECHNISCHE REDAKTEURE

Dänischer Industrieverband, Henrik Skou, hesk@di.dk Dänische Energieagentur, Michael Hougaard Sandgreen, mchsg@ens.dk Dänisches Ministerium für Klima, Energie und Versorgung, Christian Lautrup Ytting, chryt@kefm.dk Green Power Denmark, Michael Madsen, mma@greenpowerdenmark.dk Hydrogen Denmark, Line Strauss Jørgensen, lsj@brintbranchen.dk

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URHEBERRECHTLICHER HINWEIS

© Copyright State of Green 2023

Zusammenfassung

Mit einer breiten, sektorübergreifenen Einführung von grünem Wasserstoff ist Dänemark entschlossen auf vorhandene Erfahrungen, Fachwissen und Partnerschaften zurückzugreifen. So sollen die Produktion, der Vertrieb und die Integration grünen Wasserstoffs in das Energiesystem vorangetrieben werden.

Dänemark ist mit einer Fülle erneuerbarer Energieressourcen gesegnet, insbesondere in der Windenergie auf See. Die Regierung strebt das feste Ziel an national bis 2050 klimaneutral zu werden. Gemeinsam mit der vorhandenen lokalen Expertise in der Integration verschiedener erneuerbarer Energien in das Energiesystem, ist die Bühne für die großflächige Einführung grünen Wasserstoffs in Dänemark also bereitet.

Grüner Wasserstoff und mehr

In Dänemark wird grüner Wasserstoff als Katalysator für die Herstellung von Wasserstoffderivaten wie E-Methanol, E-Ammoniak und E-Kerosin gesehen, welche für die Dekarbonisierung von Industrie und Verkehr von entscheidender Bedeutung sind. Der Begriff "Power-to-X" wird in Dänemark weithin verwendet, um zu verdeutlichen, dass aus erneuerbarem Strom eine bestimmte Menge an Elektrobrennstoffen erzeugt werden kann. Um eine kosteneffiziente, groß angelegte und gleichmäßige Verteilung von grünem Wasserstoff im ganzen Land und darüber hinaus zu gewährleisten, will Dänemark seinen Wasserstoffsektor durch den Aufbau einer Pipeline-Infrastruktur mit Europa verbinden.

Das dänische Energiemodell zeichnet sich durch eine ganzheitliche Energieplanung mit starkem Fokus auf die Sektorintegration aus. So wird zum Beispiel nach Möglichkeiten gesucht wie die überschüssige Wärme aus der Wasserstoffproduktion in lokalen Fernwärmesystemen, bzw. als Prozesswärme in der Wertschöpfungskette und industriellen Anwen-dungen, genutzt werden kann. Entwickler aus dem Bereich Wasserstoff untersuchen zudem Alternativen für den Trinkwasserverbrauch in der Elektrolyse, unter anderem im Abwasser und anderen nicht-trinkbaren Wasserarten.

Erfahrungen entlang der Wertschöpfungskette So wie Dänemark eine zentrale Rolle beim Wachstum der

Offshore-Windindustrie gespielt hat, so ist das Land auch gut positioniert, um vorhandene Kompetenzen für die Entwicklung grünen Wasserstoffs auf globaler Ebene zu nutzen.

Dänemark strebt hier eine Vorreiterrolle an, bei der erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne zur Erzeugung von Wasserstoff und wasserstoffbasierten Produkten genutzt werden sollen.

Dänemark verfügt über Erfahrungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette grünen Wasserstoffs: Von einzigartigen fachlichen Kompetenzen im Bereich Offshore-Windenergie, über hocheffiziente Elektrolysetechnologien und einem Schwerpunkt auf branchenübergreifende Energieeffizienz, bis hin zu einem starken Verkehrssektor, Fernwärmenetzen zur Nutzung überschüssiger Wärme, sowie Entwicklern von Spitzentechnologie.

Dänemark ist global bekannt für Forschung und Entwicklung, die neuen Industrien zum Durchbruch verhilft. Dies geht Hand in Hand damit, dass sichergestellt wird, dass die Fähigkeiten der Arbeitskräfte mit den Anforderungen der neuen Wasserstoffindustrie übereinstimmen. Daher wird der Ausbildung von qualifizierten Arbeitskräften große Aufmerksamkeit gewidmet, um eine sozial gerechte Energiewende zu ermöglichen.

Über dieses White Paper

Dieses White Paper führt den Leser chronologisch durch die grundlegende Wertschöpfungskette für grünen Wasserstoff - von der Erzeugung erneuerbarer Energien, über die Elektrolyse und Wasserstoffderivate, bis hin zur Nutzung von Wasserstoff und wasserstoffbasierter Produkte und der Sektorkopplung. Es wird dargestellt, wie und warum Dänemark darauf ausgerichtet ist, die nachhaltige Transformation der Brennstoffe zu beschleunigen und dabei den globalen Verkehr und energieintensive Industrien zu dekarbonisieren.

Mit grünem Wasserstoff in eine nachhaltige Zukunft der Energie

VON KADRI SIMSON, KOMMISSARIN FÜR ENERGIE, EUROPÄISCHE KOMMISSION

In Anbetracht der russischen Invasion in der Ukraine und der anschließenden Energiekrise hat die Europäische Union ihr Engagement für die Gestaltung einer nachhaltigen und widerstandsfähigen Zukunft der Energie verdoppelt. Neben der Diversifizierung und neuen Einsparungen, wird die rasche Entwicklung sauberer und sicherer Energie unsere Energieunabhängigkeit verbessern und geopolitische Risiken mindern. In diesem Zusammenhang ist grüner Wasserstoff eine innovative Lösung, die es uns ermöglichen wird, ein erhebliches Potenzial an erneuerbaren Energien zu nutzen und unsere Abhängigkeit von der Einfuhr fossiler Energieträger zu verringern und zu verlagern.

Grüner Wasserstoff wird auch ein entscheidendes Element in unseren Bemühungen um eine klimaneutrale Zukunft sein. Bereits im Juli 2020 erkannte die Europäische Kommission mit der Verabschiedung der EU-Wasserstoffstrategie das enorme Potenzial von Wasserstoff als Schlüssel für die Dekarbonisierung. Seitdem haben wir einen umfassenden Rechtsrahmen geschaffen, um die rasche Verbreitung grünen Wasserstoffs in verschiedenen Sektoren, wie Industrie und Verkehr, zu ermöglichen und Europa als weltweit führenden Akteur im Bereich der Wasserstofftechnologien zu positionieren. Die Strategie dient als Richtschnur für Mitgliedstaaten, Unternehmen und Interessengruppen bei der Förderung einer sauberen, sicheren und nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft in der gesamten EU.

Der REPowerEU-Plan hat die europäischen Ambitionen im Bereich Wasserstoff weiter verstärkt. Er beschleunigt den

Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur in ganz Europa und zielt darauf ab durch den Net-Zero Industry Act eine robuste Wasserstoff-Wertschöpfungskette zu schaffen. Darüber hinaus wird der jüngste Reformvorschlag für die Gestaltung des Strommarkts dafür sorgen, dass der Einsatz erneuerbarer Energien zu wettbewerbsfähigen Preisen beschleunigt und die grenzüberschreitende Zusammenarbeit gefördert wird, um erneuerbare Energien zu den Endverbrauchern zu bringen. Auf diese Weise können wir CO₂-Emissionen verringern, neue Arbeitsplätze schaffen und unsere Energiesicherheit stärken.

Darüber hinaus ist die Gründung der Europäischen Wasserstoffbank ein wichtiger Meilenstein in unserem Bestreben, frühzeitig einen Markt für grünen Wasserstoff aufzubauen. Sie wird eine entscheidende Rolle bei der Förderung der ersten Abnahmeverträge für grünen Wasserstoff spielen, öffentliche und private Investitionen mobilisieren und die Entwicklung einer vollständigen Versorgungskette für Produktion, Transport, Speicherung und die Verwendung von Wasserstoff erleichtern.

Angesichts der Folgen der russischen Invasion in der Ukraine müssen wir diesen Moment unbedingt nutzen, um unsere Energielandschaft zu verändern und unsere Widerstandsfähigkeit zu verbessern. Durch den Austausch von Wissen und Förderung von Zusammenarbeit können wir den Übergang zu einer nachhaltigen Energieversorgung beschleunigen.

Kadri Simson Kommissarin für Energie, Europäische Kommission

VORWORT

Grüne Kraftstoffe im Anflug

LARS AAGAARD, MINISTER FÜR KLIMA, ENERGIE UND VERSORGUNG

Die dänische Reise zu grünem Wasserstoff und Power-toX (PtX) hat bereits begonnen. Die Segel sind gehisst und in den kommenden Jahren liegt der Schlüssel zur Beschleunigung darin klare Perspektiven für den zukünftigen Wasserstoffmarkt und die Infrastruktur zu setzen. Ohne den privaten Sektor kommen wir nicht weiter. Die Akteure der Branche brauchen Transparenz und Berechenbarkeit und Dänemark unternimmt wichtige Schritte, um diese zu gewährleisten. Im April 2023 hat die dänische Regierung eine Ausschreibung in Höhe von 1,25 Mrd. DKK (167 Mio. EUR) veranlasst, die den Markt ankurbeln und große Akteure einbinden soll. Das Ziel ist ein sich selbst tragender Markt, doch um dieses Wirklichkeit werden zu lassen, bedarf es eines starken Impulses.

Dabei sind grüner Wasserstoff und PtX natürlich keine nationalen, sondern multinationale Vorhaben, die eine enge Kooperation über die Grenzen hinweg erfordern. Deshalb haben wir vereinbart, mit unseren deutschen Nachbarn zusammenzuarbeiten, um ab 2028 eine Pipeline zwischen beiden Ländern zu errichten. Grüner Wasserstoff ist nicht nur in Dänemark, sondern auf dem gesamten Kontinent ein wesentlicher Bestandteil der Energiewende. Hierfür werden wir die Zusammenarbeit mit Ländern und Unternehmen, die diese Vision teilen, weiter ausbauen.

Lars Aagaard Minister für Klima, Energie und Versorgung

Wind ist der Schlüssel zur Lösung. Dänemark kann auf eine lange Tradition als Windkraftnation zurückblicken und wir befinden uns mitten in einem historischen Ausbau unserer Offshore-Kapazitäten. Das ist eine wichtige Voraussetzung für den Erfolg von grünem Wasserstoff und PtX, da die Nachfrage nach grünem Strom dort schnell steigen wird, wo Anlagen zur Herstellung von Wasserstoff entstehen. Der Ausbau wird dazu beitragen, Dänemark als grünes Kraftwerk Europas zu etablieren und die in Esbjerg und Ostende gegebenen Versprechen einzulösen.

Unser Ziel ist es bis 2030 eine Elektrolysekapazität von 4-6 GW zu erreichen. Das ist ehrgeizig und obwohl wir schon weit gekommen sind, bleibt noch ein langer Weg voraus.

Vorerst werden wir uns auf die weitere Umsetzung der nationalen Pläne konzentrieren, in Vorfreude darauf unsere Vision, Dänemark einen wichtigen Lieferanten grünen Kraftstoffs werden zu lassen, zu verwirklichen. In diesem White Paper haben wir einige der Erkenntnisse zusammengetragen, die wir auf unserem Weg gewonnen haben. Ich hoffe, dass es Sie dazu anregt, uns in unseren Bemühungen zu unterstützen. Die Möglichkeiten sind vielfältig und unser Planet braucht uns.

VON

KAPITEL 1

Warum grüner Wasserstoff dänischer Wasserstoff ist

In Dänemark wird Wasserstoff zukünftig aus erneuerbaren

Energiequellen wie Wind und Sonne ohne CO₂-Emissionen erzeugt werden. Dies ist ein Teil von Dänemarks Engagement für saubere Energie, Dekarbonisierung und das Erreichen der Klimaneutralität bis 2050.

Dänemark kann auf eine lange Tradition aktiver Energiepolitik zurückblicken, die als Reaktion auf die erste Ölkrise im Jahr 1973 eingeleitet wurde. Im Laufe der Jahre hat das starke Streben nach Energieeffizienz, Systemintegration und erneuerbarer Energieerzeugung das Land nahe an ein fossilfreies Energiesystem herangeführt.

Der nächste Schritt liegt nun in der Dekarbonisierung von Wärme, Verkehr und Industrie durch direkte und indirekte Elektrifizierung. Hier soll vor allem der hohe Anteil an erneuerbaren Energien im dänischen Energiesystem genutzt werden. Wasserstoff ist ein logisches Ziel dieser Reise und bietet ein erhebliches Potenzial für die Verringerung der CO₂-Emissionen in Sektoren, die sonst schwer zu dekarbonisieren sind. Außerdem bietet er weiteres Potenzial für die Systemintegration und den Einsatz erneuerbarer Energiequellen.

Power-to-X und grüner Wasserstoff

Power-to-X (PtX) ist ein Sammelbegriff, der sich auf eine Reihe Technologien bezieht, die erneuerbaren Strom in andere Formen von Energieprodukten umwandeln. Das "X" steht für die verschiedenen Energieträger oder Produkte, die durch diesen Prozess erzeugt werden können, darunter Wasserstoff, E-Fuels, aber auch Chemikalien und bestimmte Materialien. In Dänemark wird der Begriff verwendet, um zu signalisieren, dass es sich bei dem Produkt nicht unbedingt um Wasserstoff, sondern auch um Methan, Ammoniak oder synthetische Kraftstoffe handeln kann.

Heute basiert nahezu die gesamte Wasserstoffproduktion auf fossilen Brennstoffen wie Kohle (brauner Wasserstoff) oder Erdgas (grauer Wasserstoff). Die Nutzung erneuerbarer

Energien anstelle fossiler Brennstoffe zur Herstellung von Kraftstoffen und Chemikalien kann zu einer erheblichen Verringerung der CO₂-Emissionen beitragen. In Dänemark liegt der Schwerpunkt auf der Herstellung von Wasserstoff und Wasserstoffderivaten unter ausschließlicher Verwendung erneuerbarer Energien, sodass dänischer Wasserstoff ausschließlich grüner Wasserstoff ist.

Der bestmögliche Einsatz von Wasserstoff Für die Dekarbonisierung des leichten Verkehrs und der Gebäudewärme ist die direkte Elektrifizierung, u.a. durch batteriebetriebene Fahrzeuge, Fernwärme oder elektrische Wärmepumpen, der kostengünstigste und energieeffizienteste Weg. Aufgrund ihrer Energieverluste sind E-Fuels effizienter für die Bereiche, in denen eine direkte Elektrifizierung nicht möglich oder mit sehr hohen Kosten verbunden ist, wie z. B. Langstreckenflüge, Frachtverkehr, industrielle Hochtemperaturprozesse und energieintensive Fahrzeuge in der Landwirtschaft und im Bauwesen.

Die dänischen Prinzipien für den Einsatz von Wasserstoff Erstens sollte die Wasserstofferzeugung auf erneuerbarer Elektrizität basieren und vollständig in das Energiesystem integriert sein. Zweitens sollten Wasserstoff und Wasserstoffderivate nur dann eingesetzt werden, wenn eine direkte Elektrifizierung nicht machbar ist. Drittens sollte die Entwicklung des Sektors auf Marktbedingungen beruhen. Schließlich ist die sektorale Integration der Schlüssel zum Erfolg für die vollständige Einführung, indem beispielsweise überschüssige Wärme aus der Elektrolyse im Fernwärmenetz genutzt wird. Hier sollte zudem auf andere Quellen als Trinkwasser zurückgegriffen werden, um einen Kreislaufprozess zu schaffen, der Trinkwasserressourcen schützt.

Grundprinzipien von Power-to-X: Erneuerbarer Strom wird genutzt, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Diese Technologie wird Elektrolyse genannt. Der Wasserstoff kann direkt verwendet oder in andere Brennstoffe, Chemikalien und Materialien umgewandelt werden. Die bei der Elektrolyse entstehende Abwärme kann im Fernwärmenetz genutzt werden, sodass Wasserstoff in das bestehende Energiesystem integriert wird.

WERTSCHÖPFUNGSKETTE DES GRÜNEN WASSERSTOFFS

Die Abbildung veranschaulicht die Wertschöpfungskette grünen Wasserstoffs aus dänischer Sicht, wobei erneuerbare Ressourcen wie Wind und Sonne die Energiequelle darstellen. Wasserstoff fungiert als Energieträger, der für das Gleichgewicht des Energiesystems entscheidend ist, durch Pipelines transportiert und in unterirdischen Salzkavernen gespeichert wird. Darüber hinaus dient Wasserstoff als Baustein für wasserstoffbasierte Produkte, wobei dieser entweder mit Stickstoff für E-Ammoniak oder mit Kohlendioxid (CO₂) für E-Methanol und E-Kerosin kombiniert werden kann. Nach dem dänischen Konzept ist die sektorale Integration der Schlüssel zum Erfolg für die vollständige Einführung grünen Wasserstoffs. Hierzu gehört auch die Nutzung überschüssiger Wärme aus der Elektrolyse im Fernwärmenetz sowie die Reinigung von Abwasser für die Elektrolyse.

Power-to-X Sektorkopplung

*Während die direkte Elektrifizierung die vorherrschende Lösung für einen emissionsfreien Straßenverkehr in Dänemark sein wird, stellen dänische Unternehmen bereits heute grünen Wasserstoff für den lokalen Einsatz, z. B. in Taxis, her. Die Pläne der EU sehen vor, dass grüner Wasserstoff ein wichtiger Bestandteil der Dekarbonisierung des gesamten europäischen Verkehrssektors sein soll.

STROMPRODUKTION UND WASSERVERSORGUNG

Erneuerbare Energie

PRODUKTION GRÜNEN WASSERSTOFFS

PRODUKTION GRÜNER DERIVATE

Sticksto aus der Atmosphäre

TRANSPORT UND SPEICHERUNG

Stromnetz

VERBRAUCH UND EINSATZ

Strom Wasser

Strom

Ausgleich des Energiesystems

Elektrolyse

Grüner Wassersto

Schwerlasttransport*

Geklärtes Wasser

Wasserversorgung

Abwärme

Fernwärme

Abwasserbehandlung

Nachhaltiges

Weitere Umwandlung

Synthetische Kraftsto e und Chemikalien

Verschi ung

Schi fahrt

Düngemittel

Wie baut man einen ganz neuen nachhaltigen Energiesektor auf? Dieser Frage mussten sich dänische Politiker und die Industrie stellen, als immer deutlicher wurde, dass Wasserstoff eine Schlüsselrolle zur Erfüllung des Klimagesetzes von 2020 spielen würde. Seitdem wurden einige politische Meilensteine erreicht, vor allem das Power-to-X-Abkommen von 2022, die gemeinsame Erklärung mit Deutschland und das Abkommen über die Wasserstoffinfrastruktur von 2023.

Bildrechte: Das Dänische Parlament/Christoffer Regild

Politische Rahmenbedingungen zur Förderung eines aufstrebenden nachhaltigen Sektors

Mit ehrgeizigen politischen Plänen will Dänemark zu einem Vorreiter für grünen Wasserstoff werden. Ein Abkommen zu grünem Wasserstoff und alternativen Kraftstoffen aus 2022 hat das Ziel festgesetzt, dass bis 2030 4-6 GW Elektrolyseur-Kapazität geschaffen werden sollen. Zudem wurden wirtschaftliche Subventionen verabschiedet, die dem Sektor Starthilfe geben sollen.

Grüner Wasserstoff spielt eine wichtige Rolle bei der Erfüllung des im dänischen Klimagesetz 2020 verankerten Ziels, die dänische Gesellschaft bis 2050 zu dekarbonisieren. In der Folge hat das dänische Parlament ehrgeizige Ziele für die Einführung von PtX beschlossen.

Den Rahmen abstecken: die PtX-Vereinbarung

Die PtX-Vereinbarung baut auf dem visionären Klimagesetz 2020 auf und setzt das Ziel, dass Dänemark bei der Produkti-on grünen Wasserstoffs eine Vorreiterrolle übernehmen soll. In der Vereinbarung wird ein Ziel für den Bau von 4-6 GW Elektrolyse-Kapazität bis 2030 festgelegt mit dem Hintergrund der Stärkung der dänischen Beteiligung am entstehenden europäischen Wasserstoffmarkt. Ein Grundsatz des dänischen Konzepts ist, dass die Einführung von Wasserstoff und Wasserstoffderivaten marktorientiert erfolgen sollte.

Um die aufstrebende Wasserstoffwirtschaft anzukurbeln, hat der dänische Staat eine Ausschreibung zur Subventionierung der Produktion grünen Wasserstoffs gestartet und vergibt bis Ende 2023 1,25 Milliarden DKK (167 Millionen Euro) an Hersteller grünen Wasserstoffs. Ziel der Ausschreibung ist es, die Industrialisierung und Skalierung der dänischen Produktion, sowie die Preissetzung, zu unterstützen. Seit 2019 wurden mehr als 3 Mrd. DKK (402 Mio. EUR) an öffentlichen Mitteln zur Unterstützung des dänischen Wasserstoffsektors bereitgestellt.

Eine Power-to-X-Taskforce, verankert in der dänischen Energieagentur, wurde eingerichtet, um eine reibungslose Zusammenarbeit zwischen Regierung, Kommunen und privaten Akteuren zu gewährleisten. Sie soll zudem dazu beitragen, Hindernisse zu identifizieren und aus dem Weg zu räumen, um Wachstum im dänischen Wasserstoffsektor zu ermöglichen.

Die Aussichten für Wasserstoff aus Dänemark

Die Einführung und der Erfolg der dänischen Wasserstoffreise hängen von dem umfangreichen geplanten Ausbau der erneuerbaren Energien ab, insbesondere den Windparks in der Nordsee. Um eine gleichbleibende Effizienz gewährleisten zu können, erlaubt die dänische Regierung gewisse Freiräume in der Anzahl von Windkraftanlagen in OffshoreParks.

Die dänische Regierung arbeitet an einem Rahmen, der eine intelligente Regulierung und kosteneffiziente, differenzierte Netztarife ermöglicht. Flexibilität und Belastbarkeit gegenüber Unterbrechungen sollen dabei belohnt werden, um die Wasserstoffproduktion in ein Stromnetz integrieren zu können, das zukünftig von Wind- und Sonnenenergie dominiert wird.

Auf dem Weg zu 100 % erneuerbarer Energieerzeugung

Dänemark ist Vorreiter für Windenergie und die Integration verschiedener erneuerbarer Energien. Die hohe Windhöffigkeit in Kombination mit Wasserstoff und Wasserstoffderivaten kann ein zuverlässiges, unabhängiges und nachhaltiges Netto-Null-Emissions-Energiesystem möglich machen.

Als Dänemark noch stark von Energieimporten abhängig war, führten die Ölkrisen der 1970er-Jahre zu einem starken Anstieg der Stromkosten. Als Lösung auf dem Weg zur Energieunabhängigkeit gewannen die Windenergie und andere erneuerbare Energiequellen an öffentlicher und politischer Unterstützung.

Das dänische Windkraft-Erbe

Obwohl erneuerbare Energien anfangs teurer waren als fossile Brennstoffe, sorgte ein kontinuierliches politisches Engagement dafür, dass mehr und größere Windkraftprojekte an Land realisiert wurden, und 1991 wurde in Dänemark der weltweit erste OffshoreWindpark Vindeby errichtet.

Seitdem haben der zunehmende Ausbau der Offshore-Windenergie und die starken technologischen Verbesserungen der dänischen Windkraftindustrie dazu geführt, dass die Kosten der gesamten Lieferkette gesenkt werden konnten. Dies hat wiederum zu niedrigeren Stromgestehungskosten (LCOE) geführt und die Wettbewerbsfähigkeit der Offshore-Windenergie erhöht.

Heute gehören erneuerbare Energien zu den günstigsten Formen der Stromerzeugung in Dänemark und vielen anderen Ländern der Welt und es wird erwartet, dass die Kosten mit zunehmendem Ausbau noch weiter sinken.

Riesiges Potential für Offshore-Wind Durch seine geografische Lage zwischen Nord- und Ostsee verfügt Dänemark über zahlreiche äußerst windhöffige Gebiete, die das Potenzial haben zum grünen Kraftwerk Europas zu werden.

Mit der Erklärung von Ostende haben sich eine Reihe europäischer Länder das ehrgeizige Ziel gesetzt bis 2030 eine OffshoreWindkapazität von 120 GW in der Nordsee zu erreichen, mit dem Potenzial diese bis 2050 auf mindestens 300 GW zu erhöhen.

Dänemark kann einen erheblichen Teil dieser Kapazität bereitstellen.

Starkes Netz und Flexibilität durch Elektrolyseure Mit einer Versorgungssicherheit von 99,99 Prozent hat das dänische Stromnetz bewiesen, dass es möglich ist große Mengen an intermittierenden erneuerbaren Energien zu integrieren. In den kommenden Jahren wird der Bedarf nach einem kontinuierlichen Ausbau des Stromnetzes sowie an Wasserstoffpipelines durch Dänemark und in die Nachbarländer steigen, da immer mehr intermittierender Strom dezentral produziert wird.

Elektrolyseure werden eine Schlüsselrolle bei der Sicherung des Gleichgewichts zwischen Stromangebot und -nachfrage spielen. Sie sorgen für Flexibilität, indem sie große Mengen Strom aus dem Netz verbrauchen können, wenn die erneuerbaren Energien reichlich produzieren und die Strompreise niedrig sind. Und indem sie leicht abgeschaltet oder heruntergefahren werden können, wenn die erneuerbare Produktion niedrig und die Preise hoch sind. Erneuerbare Energien und Elektrolyseure profitieren somit gegenseitig und sichern die Wertschöpfung und Wettbewerbsfähigkeit der erneuerbaren Energien und Wasserstofferzeugung in Dänemark.

Vom Pionier der Windenergie zum Pionier der Netto-Nullenergie-Systeme

Das Potenzial für Offshore-Windenergie in Dänemark ist groß. In Kombination mit Wasserstoff kann das Land ein zuverlässiges, unabhängiges und nachhaltiges Netto-Null-Emissions-Energiesystem aufbauen. Dänemark kann auf eine lange Geschichte an Pionierleistungen zurückblicken, insbesondere bei der Weiterentwicklung im Bereich der Windenergie. Derzeit steht das Land kurz davor eine neue führende Rolle im Bereich Wasserstoff zu ergreifen.

ABBILDUNG 2

Prognostizierte LCOE in Dänemark

Beschlossene Maßnahmen

Preis (USD/MWH)

Angekündigte Pläne Netto-null

Die Erklärung von Ostende (Belgien) wurde im April 2023 unterzeichnet. Sie unterstreicht die gemeinsame Verpflichtung der teilnehmenden Länder das enorme Potenzial der Offshore-Windenergie in der Nordseeregion zu nutzen. Sie unterstreicht auch die Notwendigkeit einer verstärkten Zusammenarbeit, des Wissensaustausches und von Investitionen, um den Ausbau der OffshoreWindenergie zu beschleunigen. In der Erklärung wird die Bedeutung eines nachhaltigen Ausbaus, des Umweltschutzes und der Integration der Offshore-Windenergie in das allgemeine Energiesystem hervorgehoben. Lesen Sie die Erklärung hier

KRIEGERS FLAK (2021)

HORNS REV 3 (2019)

ANHOLT (2013)

Arten der Elektrolyse:

1. Alkalisch: Ein flüssiger Elektrolyt spaltet Wasser mit Hilfe elektrischen Stroms. Ohne kostspielige metallische Materialien und in großen Volumina konfigurierbar, bietet langfristige Stabilität und Haltbarkeit.

2. Festoxid: Ein keramischer Elektrolyt überträgt bei hohen Temperaturen Sauerstoffionen auf die Anode. Dieses Verfahren ist zwar komplex, bietet aber einen hohen Wirkungsgrad und eine gute Wärmeausnutzung.

3. Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM): Eine feste Polymermembran leitet Protonen. Sie arbeitet effektiv mit hohen Stromdichten und variablen Leistungsniveaus innerhalb von Sekunden und lässt sich gut mit erneuerbaren Energien kombinieren.

Bildrechte: HyBalance

Elektrolyse: Die nächste Phase der Energiewende

Wasserstoff und die Elektrolyse sind keine neuen Erfindungen.

Wasserstoff gibt es seit dem Urknall vor 13 Mrd. Jahren.

Die moderne Industrie verwendet ihn seit Jahrzehnten.

Ein Elektrolyseur ist ein Gerät, das Wasser mit Hilfe von Strom in Sauerstoff- und Wasserstoffgas aufspaltet. Damit die Gase getrennt bleiben und sich nicht vermischen, befindet sich dazwischen eine spezielle Membran, der sogenannte Elektrolyt. Sie hilft, die Ladungen auszugleichen und verhindert, dass sich die Gase vermischen oder verunreinigen. Wird für die Elektrolyse erneuerbare Energie verwendet, bezeichnet man den erzeugten Wasserstoff als "grün".

Alte Technologie zu neuem Leben erweckt

Die Erzeugung von Wasserstoff aus Windkraft ist nichts Neues - zumindest in Dänemark. Bereits 1894 nutzte der Erfinder Poul la Cour die Elektrizität einer Windturbine, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoffgas zu spalten. Die Gase wurden getrennt in Tanks gesammelt, in Flaschen gelagert und zur Beleuchtung von Gebäuden, darunter einer Schule im dänischen Askov, verwendet.

Wie grüner Wasserstoff genutzt werden kann

Die Herstellung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse ist zwar keine neue Technologie, doch der derzeit in industriellen Prozessen verwendete Wasserstoff basiert überwiegend auf fossilen Rohstoffen, die aus Gas und Kohle gewonnen werden. Die heutige Wasserstoffversorgung macht 1,7 Prozent des weltweiten jährlichen Energieverbrauchs aus und stößt jährlich 830 Millionen Tonnen CO₂ aus. Nur etwa 1 Prozent basiert auf erneuerbarer Energie.

Da der Anteil der erneuerbaren Energien weltweit rasch steigt, bietet sich die Chance fossilen Wasserstoff durch

grünen zu ersetzen und so enorme Emissionseinsparungen zu erzielen. Grüner Wasserstoff kann in vielen Bereichen des Energiesystems eingesetzt werden, entweder in seiner reinen Form oder als Baustein in weiteren Raffinerieprozessen. Als Kraftstoff ist grüner Wasserstoff völlig frei von schädlichen Emissionen. Ein mit Wasserstoff betriebenes Fahrzeug stößt zum Beispiel lediglich Wasserdampf aus.

Die Bedeutung von Wasser Wasser ist die Grundlage der Elektrolyse und bringt eigene Herausforderungen wie Chancen mit sich. Die Reinheit des Wassers ist von entscheidender Bedeutung und dies wirft die Frage auf, wie die erforderlichen Mengen reinen Wassers bereitgestellt werden können.

Da Trinkwasser weltweit eine äußerst knappe Ressource ist, konzentrieren sich die dänischen Bemühungen zur Entwicklung geeigneter Lösungen für die Elektrolyse auf die Klärung von Abwasser und die Nutzung von Grundwasser aus Gebieten, in denen der Wasserstand problematisch hoch ist und nicht als Trinkwasser genutzt werden kann. Auf diese Weise können Elektrolyseure zu einem neuen Wasser-Ökosystem beitragen, das minderwertiges Wasser aus anderen Bereichen, einschließlich dem Abwasser aus privaten Haushalten, nutzt. Zwar gibt es in Dänemark bereits fortschrittliche Technologien zur Abwasserbehandlung und Wasserklärung, doch die dänische Wasserwirtschaft arbeitet speziell zur Lösung dieser Herausforderung an weiteren Technologien.

Sektorübergreifende Zusammenarbeit

Die sektorübergreifende Zusammenarbeit hat in Dänemark eine lange Tradition. Ob zwischen Akteuren aus Industrie, Forschungseinrichtungen und Privatunternehmen oder öffentlich-privaten Initiativen zur Lösung der größten gesellschaftlichen Herausforderungen - die Zusammenarbeit steht im Mittelpunkt der Bemühungen um eine bessere Zukunft. Die folgenden drei Fälle sind gute Beispiele hierfür.

Partnerschaften als Wegbereiter

Im Rahmen des Haushaltsgesetzes 2021 hat die dänische Regierung 700 Mio. DKK für Investitionen in die missionsorientierte Forschung und Entwicklung in vier Bereichen bereitgestellt. Eine dieser "InnoMissions" war die Entwicklung grüner Kraftstoffe für Verkehr und Industrie. Um Innovationen in diesem Bereich voranzutreiben, wurde die öffentlichprivate Partnerschaft MissionGreenFuels gegründet.

Die MissionGreenFuels-Partnerschaft konzentriert sich auf die Frage, wie die dänischen Klimaziele einer 70-prozentigen Reduktion der Treibhausgase bis 2030 und einer Netto-Null-Reduktion bis 2050 durch die Dekarbonisierung des Schwerlastverkehrs, der Luftfahrt und der Schifffahrt erreicht werden können. Die Partnerschaft zielt darauf ab Forschung, Innovation, Wachstum, die Schaffung von Arbeitsplätzen und das Exportpotenzial im Bereich der grünen Kraftstoffe in Dänemark zu unterstützen.

Das Projektportfolio von MissionGreenFuels ist in drei strategische Forschungs- und Innovationsbereiche unterteilt, die als "Workstreams" bezeichnet werden und in denen nachhaltige Kraftstoffe für die Energiewende von wesentlicher Bedeutung sind. Die Universität Aalborg leitet das Sekretariat von MissionGreenFuels und wird vom Energy Cluster Denmark und dem Danish Center for Energy Storage unterstützt.

Das Projekt wird vom Innovation Fund Denmark finanziert.

BEITRAGENDE

The Innovation Fund Denmark, Universität Aalborg, Energy Cluster Denmark, Danish Center for Energy Storage

STANDORT Aalborg, Dänemark

Nachhaltige Kraftstoffe für eine bessere Zukunft

Green Fuels for Denmark ist eine einzigartige Partnerschaft zwischen den Kopenhagener Flughäfen, A.P. Moller-Maersk, DSV, DFDS, SAS und Ørsted, mit COWI als Wissenspartner. Sie konzentriert sich auf die Entwicklung bahnbrechender Produktionsanlagen für Wasserstoff und nachhaltige Kraftstoffe.

Green Fuels for Denmark wird ein Schlüsselprojekt für die Entwicklung nachhaltiger Kraftstoffe für die Luft- und Schifffahrt sein und gleichzeitig einen wichtigen Beitrag zu Dänemarks Ziel leisten, die CO₂-Emissionen bis 2030 um 70 Prozent zu senken. In vollem Betrieb wird die Anlage jährlich CO₂-Emissionen in Höhe von 850.000 Tonnen einsparen.

Das Projekt zielt darauf ab den Schwerlastverkehr durch die Produktion nachhaltigen Kraftstoffs zu dekarbonisieren. Potentiell können so bis 2030 mehr als 270.000 Tonnen an fossilen Brennstoffen jährlich ersetzt werden, was einer Reduzierung der dänischen CO₂-Emissionen um 1,77 Prozent entspricht.

Zu diesem Zweck wird ein Elektrolyseur mit einer Leistung von 1,3 GW errichtet, der von 2-3 GW Offshore-Windkraft angetrieben wird. Nach dem Ausbau kann Green Fuels for Denmark den Verkehrssektor mit mehr als 250.000 Tonnen grüner Kraftstoffe pro Jahr versorgen, darunter genug E-Kerosin, um 30 Prozent des Kraftstoffverbrauchs des Flughafens Kopenhagen (von vor der Pandemie) zu decken.

BEITRAGENDE

Ørsted, Copenhagen Airports, A.P. Moller-Maersk, DSV, DFDS, SAS, COWI

STANDORT

Avedøre Holme, Kopenhagen, Dänemark

Verantwortung gemeinsam tragen

2019 hat die dänische Regierung 14 Klimapartnerschaften geschlossen, in denen die wichtigsten wirtschaftlichen Sektoren vertreten sind. Diese Partnerschaften bauen auf der dänischen Tradition der öffentlich-privaten Zusammenarbeit auf und erkennen den Privatsektor als zentralen Akteur bei allen Klimaschutzbemühungen an.

Von der Energie- und Versorgungswirtschaft über den See- und Luftverkehr bis hin zu Industrie, Verteidigung und Finanzwesen, sollten die Partnerschaften untersuchen, wie jeder Sektor zur CO₂-Reduzierung beitragen kann. Dies sollte auf gerechte Art und Weise geschehen und gleichzeitig die dänische Wettbewerbsfähigkeit sowie Export, Arbeitsplätze und Wohlstand fördern. Insgesamt legten die 14 Partnerschaften mehr als 400 Empfehlungen für künftige Initiativen vor.

Wasserstoff und wasserstoffbasierte Kraftstoffe werden als Schlüsselkomponenten für die Energiewende und die Schaffung neuer Arbeitsplätze in einer neuen grünen Industrie angesehen. Die Klimapartnerschaft für Energie und Versorgung hat gezielte Initiativen für den Ausbau einer Wasserstoffindustrie und die Konzentration auf die sektorale Integration empfohlen, z. B. durch die Nutzung überschüssiger Wärme aus der Elektrolyse in der Fernwärme.

BEITRAGENDE

Partner in der Klimapartnerschaft für Energie und Versorgung:: Ørsted, Vestas, Eurowind Energy, Andel, Topsoe, HO-FOR, TotalEnergies, Norlys, Nature Energy, Energinet, Green Power Denmark, Confederation of Danish Industry, Danish Chamber of Commerce, Danish Waste Association, Danish District Heating Association, Free Energy Companies, Driving Force Denmark, Danish Agriculture & Food Council, Oil Gas Denmark, Danish Forest Association, Hydrogen Denmark, Danish Metalworkers’ Union, Ministerium für Klima, Energie und Versorgung.

STANDORT

Kopenhagen, Dänemark

Finanzierung von Forschung und Entwicklung

Energy Technology Development and Demonstration Programme (EUDP)

Das EUDP finanziert Projekte von Unternehmen und Universitäten, die neue nachhaltige Energietechnologien in die Praxis bringen und Dänemarks Ziel einer 70-prozentigen CO₂-Reduzierung bis 2030 und der Klimaneutralität bis 2050 unterstützen.

Unabhängiger Forschungsfonds Dänemark

Der Unabhängige Forschungsfonds Dänemark gibt Forschern die Möglichkeit ihre besten und originellsten Ideen zu testen und schafft fruchtbaren Boden für Innovationen.

Innovation Fund Denmark

Der Innovation Fund Denmark unterstützt Forscher und Unternehmen, die einen Mehrwert für das Land schaffen und neue Lösungen für die größten Herausforderungen der Gesellschaft anbieten, z.B. zur Eindämmung des Klimawandels, für eine sauberere Umwelt oder für einen umweltfreundlichen Verkehr.

Danish National Research Foundation (DNRF)

Die DNRF ist eine unabhängige Stiftung, die 1991 vom dänischen Parlament gegründet wurde. Sie finanziert herausragende Forschung auf höchstem internationalem Niveau in den Grenzbereichen aller Forschungsbereiche, um die Entwicklung der dänischen Forschungslandschaft zu stärken.

Vom Wind zur Wasserstoffproduktion der Zukunft

Das Projekt Brande Hydrogen zeigt, dass grüner Wasserstoff ohne Strom aus dem Netz hergestellt werden kann, und dient als wichtiger Prüfstand vor der Realisierung groß angelegter, kosteneffizienter Wasserstoffproduktionen.

Mit dem Projekt Brande Hydrogen unternimmt SiemensGamesa (Siemens Energy) die ersten Schritte zur großtechnischen Produktion grünen Wasserstoffs. Die Produktionsanlage umfasst eine 3-MW-Windturbine von SiemensGamesa, betrieben durch den lokalen Partner Uhre Windpower, die Ökostrom für einen 400-kW-Elektrolyseur des dänischen Elektrolyseurherstellers Green Hydrogen Systems erzeugt. Die Anlage kann im "Inselbetrieb" arbeiten, was bedeutet, dass der Strom direkt von der Turbine kommen und das Stromnetz umgangen werden kann.

Im Jahr 2021 erhielt Brande Hydrogen den Status eines Testgebiets, das von bestimmten Vorschriften ausgenommen ist. Dies erleichtert die Erreichung der Projektziele, wie u.a. die Entwicklung nachhaltiger Energielösungen sowie das Lernen aus verschiedenen Tests, die für den Ausbau der grünen Wasserstoffproduktion von großem Nutzen sein können.

Um die Abnahme des in der Anlage in Brande produzierten Wasserstoffs sicherzustellen, ist SiemensGamesa eine Partnerschaft mit dem dänischen Unternehmen Everfuel eingegangen, welches für den Betrieb eines Netzes an Wasserstofftankstellen in Dänemark verantwortlich ist. Everfuel liefert den grünen Wasserstoff an die Tankstellen und versorgt die Wasserstofftaxi-Flotte Kopenhagens mit 100 Prozent grünem und emissionsfreiem Wasserstoff.

Wasserstoffproduktion für den emissionsfreien Verkehr

Das H2RES-Projekt im Kraftwerk Avedøre Holme in der Nähe von Kopenhagen soll zeigen wie erneuerbare Offshore-Energie in großem Maßstab für die Erzeugung grünen Wasserstoffs genutzt werden kann. Die großtechnische Umwandlung von erneuerbarer Energie in Wasserstoff gewährleistet sowohl eine effiziente Energienutzung als auch die sektorale Integration und kann die Ausfallraten verringern.

Im Rahmen des H2RES-Projekts wird ein 2-MW-Elektrolyseur täglich mehr als 1 Tonne grünen Wasserstoff für den Ver-kehrssektor im Großraum Kopenhagen und die Insel Seeland produzieren. Die Verwendung grünen Wasserstoffs für den Schwerlastverkehr auf Brennstoffzellenbasis ist eine Möglichkeit sowohl lokale erneuerbare Energieressourcen zu nutzen als auch die Dekarbonisierung des Verkehrssektors sicherzustellen.

H2RES wird Innovationen und nachhaltige Technologien zur weltweiten Inspiration und Anwendung präsentieren. Mehrere "hochmoderne" Elemente des Projekts werden bahnbrechende, skalierbare grüne Lösungen zeigen, die von dänischen Unternehmen entwickelt und geliefert werden.

Das Konsortium hinter dem H2RES-Projekt besteht aus Ørsted, Everfuel, DSV, Green Hydrogen Systems, Hydrogen Denmark, Nel und dem dänischen Übertragungsnetzbetreiber Energinet. H2RES hat vom EUDP Mittel für die Demonstration der Anlage zur Wasserstofferzeugung erhalten.

Bildrechte: Siemens Energy

BEITRAGENDE

SiemensGamesa, Green Hydrogen Systems, Everfuel

STANDORT

Brande, Dänemark

Bildrechte: Ørsted

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Ørsted, Everfuel, DSV, Green Hydrogen Systems, Hydrogen Denmark, Nel, und Energinet

STANDORT

Kopenhagen, Dänemark

Netzschwankungen

mit grünem Wasserstoff ausgleichen

HyBalance ist ein Projekt, das die Verwendung von Wasserstoff in Energiesystemen demonstriert. Der Wasserstoff wird durch Wasserelektrolyse hergestellt und ermöglicht die Speicherung von preiswertem erneuerbarem Strom aus Windkraftanlagen, der zum Ausgleich des Netzes beiträgt. Die HyBalanceAnlage erzeugt Wasserstoff, indem sie Strom aus dem Netz in einen 1,2-MWPEM-Elektrolyseur leitet, der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spaltet.

Das Konsortium hinter dem HyBalance-Projekt besteht aus Hydrogen Valley, Air Liquide, dem Copenhagen Hydrogen Network (CHN), Hydrogenics, Centrica und Ludwig-Bölkow-Systemtechnik (LBST), mit den assoziierten Partnern Energi-net, Akzo Nobel und Sintex.

Finanziert durch die EU-Initiative Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) sowie das EUDP, wurde 2017 der erste Spatenstich am Standort Hobro vorgenommen. Die Anlage wurde 2018 eingeweiht und das Projekt im Oktober 2020 abgeschlossen.

Der Projektpartner Air Liquide betreibt die Anlage weiterhin und produziert Wasserstoff zur Versorgung seiner Kunden. Der Wasserstoff wird sowohl in industriellen Prozessen als auch im Transportwesen verwendet. Die Firma Sintex, die Magnetsysteme und Pulvermetallkomponenten herstellt, wird als Kunde direkt über eine verbundene Wasserstoffpipeline beliefert. Ein weiterer Kunde transportiert den Wasserstoff nach Kopenhagen, wo er unter anderem von Wasserstofftaxis verwendet wird.

Weltweit führende Fertigungsanlage für Elektrolyseure

Bildrechte: HyBalance

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Hydrogen Valley, Air Liquide, Copenhagen Hydrogen Network (CHN), Hydrogenics, Centrica und Ludwig-Bölkow-Systemtechnik (LBST), Energinet, Akzo Nobel und Sinte

STANDORT

Hobro, Dänemark

Die Festoxid-Elektrolysezelle (Solid-Oxide Electrolysis Cell, SOEC) ist eine Elektrolyse-Technologie des Unternehmens Topsoe, die eine Hochtemperatur-Elektrolyse ermöglicht - ein erprobtes und bewährtes Verfahren, das eine umweltfreundliche Wasserstoffproduktion in großem Maßstab ermöglicht. In Herning, Dänemark, ist der Bau der weltweit ersten SOECProduktionsanlage im industriellen Maßstab in vollem Gange.

Um schwer zu dekarbonisierende Sektoren klimafreundlicher zu gestalten, braucht es praktikable Wege für die Produktion alternativer Brennstoffe, wie grünen Wasserstoffs, in großem Maßstab. Hierbei müssen zudem Wege gefunden werden, wie die Energieeffizienz in der gesamten Wertschöpfungskette maximiert werden kann, von der Herstellung grünen Wasserstoffs bis hin zu seiner industriellen Anwendung.

Diese Bemühungen stehen im Mittelpunkt der Arbeit von Topsoe in Herning. Einzigartig an dieser SOEC-Technologie ist die Fähigkeit überschüssige Wärme aus den industriellen Prozessen, in denen sie eingesetzt wird, zu nutzen. Dies macht sie äußerst energieeffizient. Durch die Kopplung von SOEC mit Technologien, die überschüssige Wärme nutzen, kann die überschüssige Wärmeenergie aus der Industrie wiederverwendet und in Teilen zum für die Hochtemperatur-Elektrolyse benötigten Energieverbrauch beitragen.

Das Kraftwerk wird eine anfängliche Produktionskapazität von 500 MW haben und kann um das Zehnfache, auf eine Kapazität von 5 GW, erweitert werden. Die ersten 500 MW an Elektrolyseuren wurden bereits von First Ammonia reserviert. Sie können fast 5 Milliarden Kubikmeter Erdgas ersetzen und 13 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen pro Jahr einsparen.

Bildrechte: Topsoe

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Topsoe STANDORT

Herning, Dänemark

WASSERSTOFFPROJEKTE IN DÄNEMARK

Angekündigte Wasserstoffund E-Fuel-Projekte

HANSTHOLM HAFEN: UNBESTIMMT

BRINTØ: 10 GW, GRÜNER WASSERSTOFF

In den letzten Jahren hat die Zahl der angekündigten Wasserstoffprojekte in Dänemark exponentiell zugenommen. Im Jahr 2020 betrug die öffentlich angekündigte Elektrolysekapazität gerade einmal rund 40 MW.

Im Jahr 2021 nahm die Branche dann richtig Fahrt auf. Selbst ohne nationale PtX-Strategie, Rechtsrahmen oder finanzielle Anreize kündigten dänische Branchenakteure ihre Pläne an bis 2030 Wasserstoffprojekte mit einer Kapazität von 5-6 GW zu bauen.

Das Jahr 2022 begann mit einem noch größeren Erfolg, als die dänische Regierung eine Ausschreibung und Übereinkunft in Höhe von 1,25 Milliarden DKK für Wasserstoff und PtX vorlegte. Die Strategie fördert die Produktion und den Einsatz grünen Wasserstoffs in schwer dekarbonisierbaren Sektoren wie der Schiff- und Luftfahrt, dem schweren Straßenverkehr sowie der Industrie.

Derzeit beläuft sich die gesamte angekündigte Wasserstoffkapazität auf ca. 22 GW.

REDDAP: 10 MW, GRÜNES AMMONIAK

GREENHYSCALE: 400 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

SKOVGAARD IDOMLUND: 3 GW, GRÜNER WASSERSTOFF

PTX HOLSTEBRO: 100 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

MEGATON: 2 GW, GRÜNER WASSERSTOFF

GREENGUARD ESBJERG HAFEN

H2 ENERGY EUROPE: 1 GW, GRÜNER WASSERSTOFF

HØST: 1 GW, GRÜNES AMMONIAK

EUROPEAN ENERGY MÅDE: 12 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

BIOGAS HOLSTED: 20 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

EUROPEAN ENERGY KASSØ: 50 MW, GRÜNES METHANOL

ENTDECKEN SIE DIE INTERAKTIVE KARTE (AUF ENGLISCH)

EUROPEAN ENERGY FREDERIKSHAVN: 50 MW, GRÜNES METHANOL

EUROPEAN ENERGY BRØNDERSLEV: 20 MW, GRÜNES METHANOL

POWER2MET: 0.3 MW, GRÜNES METHANOL

AALBORG HAFEN EUROPEAN ENERGY: 120 MW, GRÜNES METHANOL

NORTH JUTLAND POWER STATION: 350 MW, GRÜNES METHANOL

HYBALANCE: 1.2 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

HFC MARINE: 0.5 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

HANDEST HEDE: 50 MW, UNBESTIMMT

HEJRING: 35 MW, UNBESTIMMT

GREEN HYDROGEN HUB: 1 GW, GRÜNER WASSERSTOFF

AARHUS HAFEN

BRANDE HYDROGEN: 0.4 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

HYSYNERGY: 1 GW, GRÜNER WASSERSTOFF

PTX CLUSTER ZEALAND: 0.1 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

EUROPEAN ENERGY JAMMERBUGT: 250 MW, GRÜNES METHANOL

DYNELECTRO, 0.03 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

GREEN FUELS FOR DENMARK: 1.3 GW, GRÜNER WASSERSTOFF, METHANOL UND KEROSIN H2RES: 2 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

KRAGERUP GODS PTX: 6 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

STRANDMØLLEN: 0.5 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

LINDE AABENRAA HAFEN: 100 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

ESTECH: 5 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

BORNHOLM BUNKER HUB

VORDINGBORG BIOFUEL: 240 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

ARCASIA EFUELS: 254 MW, GRÜNES METHANOL

NAKSKOV HAFEN: UNBESTIMMT

EUROPEAN ENERGY SØNDERBORG: 150 MW, UNBESTIMMT

BIOGAS CCU SØNDERBORG: UNBESTIMMT, GRÜNES METHANOL

NATURE ENERGY GLANSAGER: 6 MW, GRÜNER WASSERSTOFF

VERBRAUCHS-HUB

PRODUKTIONSANLAGE

ANGEKÜNDIGTES PROJEKT MIT STANDORT

Quelle: Hydrogen Denmark

KAPITEL 5

Anbindung des dänischen Wasserstoffsektors an Europa

Der Aufbau einer dänischen Pipeline-Infrastruktur für Wasserstoff wird eine kosteneffiziente, groß angelegte und kontinuierliche Verteilung von grünem Wasserstoff an Nutzer in Dänemark und Europa gewährleisten.

Um sicherzustellen, dass die großen Mengen grünen Wasserstoffs aus dänischer Produktion von den Erzeugern zu den Verbrauchern gelangen, werden effiziente Transportwege benötigt. In der Anfangsphase, in der sich der Sektor noch in der Entwicklung befindet, kann der Wasserstoff mit Lastwagen und Schiffen transportiert werden. Mit der raschen Ausweitung der Wasserstoffprojekte in ganz Dänemark jedoch wird eine Pipeline-Infrastruktur das billigste und für größere Projekte das einzig praktikable Transportmittel sein.

Wasserstoffinfrastruktur in Dänemark

Die dänische Regierung nimmt eine Vorreiterrolle ein, indem sie auf klare Rahmenbedingungen für eine marktorientierte Einführung der Wasserstoffinfrastruktur hinarbeitet. Kürzlich hat die Regierung eine Vereinbarung getroffen, die sicherstellt, dass Betrieb und Besitz der künftigen Wasserstoffinfrastruktur in Dänemark in öffentlicher Hand stattfinden sollen. Die beiden staatlichen Gasnetzbetreiber Energinet und Evida werden die Infrastruktur auf Grundlage der Marktnachfrage nach Pipelines bauen und betreiben.

Energinet wird für den Bau grenzüberschreitender Wasserstoffinfrastruktur, Offshore-Infrastruktur sowie grenzüberschreitender Pipelines zu Speicheranlagen zuständig sein. Evida wird die nationalen Wasserstofferzeuger und -verbraucher an das dänische Wasserstoff-Verbundsystem anschließen. Der Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur kann zum Teil durch die Nachrüstung bestehender Methangas-Pipelines erfolgen, die durch den erwarteten Anstieg der Produktion und der Nachfrage nach Methan in Dänemark überflüssig werden.

Die deutsch-dänische Absichtserklärung

Wasserstoff kann das Speicherproblem der erneuerbaren Energien lösen Wasserstoffpipelines können bereits als Speicher dienen, indem sie unter Druck gesetzt werden. Darüber hinaus verfügen Teile des Bodens in Dänemark über einzigartige Eigenschaften, die für die Speicherung von Wasserstoff genutzt werden könnten. Heute werden große natürliche unterirdische Kammern, so genannte Salzkavernen, zur Speicherung von Methangas unter Druck genutzt. Da die Nachfrage nach Erdgas sinkt, könnte die Speicherung von Wasserstoff unter ähnlichen Bedingungen relevant werden. Eine so groß angelegte Speicherung würde den flexiblen Betrieb von Elektrolyseuren in Abstimmung mit den Strommärkten ermöglichen und gleichzeitig eine stabile, kontinuierliche Versorgung der dänischen Verbraucher, Hersteller von E-Fuels und Nachbarländer mit Wasserstoff gewährleisten.

Regionale Verbindung von Infrastrukturen: der Schlüssel zu einem nachhaltigeren Europa

Die Wasserstoffverteilung spielt eine wichtige Rolle für die Sicherung einer nachhaltigen Zukunft für Dänemark und seine Nachbarn. Eine grenzüberschreitende Infrastruktur in Verbindung mit den dänischen erneuerbaren Energieressourcen wird es Dänemark ermöglichen, grünen Wasserstoff nach ganz Europa zu exportieren. Der REPowerEU-Plan - mit seinem Ziel von 10 Millionen Tonnen nationaler Wasserstoffproduktion und weiteren 10 Millionen Tonnen Importen bis 2030 - macht deutlich, wie wichtig effiziente grenzüberschreitende Infrastruktur ist.

Eine gemeinsame deutsch-dänische Absichtserklärung, die am 24. März 2023 in Kopenhagen unterzeichnet wurde, ist der erste Schritt auf dem Weg zu einer grenzüberschreitenden Landpipeline für den Export dänischen Wasserstoffs nach Norddeutschland und darüber hinaus. Die Pipeline könnte Teil des größeren Projekts "European Hydrogen Backbone" werden, mit dem die Wasserstoffinfrastruktur in der gesamten EU verbunden werden soll.

Im Gasspeicher Lille Thorup in Dänemark wird Erdgas derzeit in unterirdischen Salzkavernen gespeichert. Der Anlagenbetreiber Gas Storage Denmark prüft die Umstellung von Teilen der Anlage auf Wasserstoff. Zunächst soll eine Kaverne umgewidmet werden. Es wird davon ausgegangen, dass zukünftig noch weitere zwei oder mehr Kavernen umgerüstet werden, um Angebot und Nachfrage zu decken.

Bildrechte: Gas Storage Denmark

Grüne Wasserstoffderivate für eine weitreichende Dekarbonisierung

Wasserstoff ist ein wichtiger Wegbereiter für die Herstellung von Wasserstoffderivaten wie E-Methanol, E-Ammoniak und E-Kerosin, welche in Industrie und Verkehr eingesetzt werden können.

Grüner Wasserstoff in seiner reinen Form kann sowohl im Verkehr als auch in der Industrie eingesetzt werden. Dennoch gibt es Bereiche, in denen sich Wasserstoff nicht für den unmittelbaren Einsatz eignet. Hier kann grüner Wasserstoff als Ausgangsstoff für die Herstellung von Produkten verwendet werden, die eine breitere Anwendung erlauben.

Energieträger für schwer dekarbonisierbare Sektoren

Grüner Wasserstoff kann in andere Energieträger oder wasserstoffbasierte Produkte umgewandelt oder synthetisiert werden, indem er entweder mit Stickstoff zu E-Ammoniak oder mit Kohlendioxid (CO₂) zu E-Methanol und E-Kerosin veredelt wird.

Grünes Ammoniak

Grünes Ammoniak oder E-Ammoniak wird durch die Kombination von grünem Wasserstoff mit aus der Atmosphäre gewonnenem Stickstoff in einem Reaktor hergestellt, was zur Synthese von kohlenstofffreiem Ammoniak führt. Die Herstellung erfolgt in der Regel durch ein chemisches Verfahren, das als Haber-Bosch-Verfahren bekannt ist. Grünes Ammoniak hat verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, z. B. als umweltfreundlicher Kraftstoff für die Schifffahrt oder als Baustein für Düngemittel.

Grünes Methanol

Grünes Methanol oder E-Methanol wird aus einer Kombination von Wasserstoff und CO₂ hergestellt. Methanol bietet Vorteile bei der Lagerung, da es weder gekühlt noch unter Druck gelagert werden muss. Es kann zum Beispiel leicht an Bord von Schiffen gelagert werden.

Sustainable Aviation Fuel (SAF)

Sustainable Aviation Fuel (SAF) wird fast ausschließlich in

Form von Kerosin hergestellt. Bei der Herstellung von E-Kerosin, für die CO₂ und grüner Wasserstoff als Ausgangsstoffe benötigt werden, gibt es im Allgemeinen zwei Hauptwege für die Umwandlung in Luftfahrttreibstoff: Fischer-Tropsch (FT) und Methanol (MeOH). E-Kerosin gilt als "drop-in ready"-Kraftstoff, da es direkt mit fossilem Luftfahrttreibstoff gemischt werden kann. Es kann daher in der Luftfahrtindustrie ohne eine größere Überholung der Infrastruktur verwendet werden. Grünes Kerosin ist im Vergleich zu den für Biokraftstoffe verwendeten Biomasse-Rohstoffen eine besser skalierbare Quelle für erneuerbare Energie.

Die Nutzung von CO₂

Die Verwendung von CO₂ bei der Herstellung von E-Kraftstoffen trägt sowohl Umweltbelangen als auch der Nachfrage nach grünen Kraftstoffen Rechnung. Das CO₂ kann direkt aus der Atmosphäre, als Nebenprodukt bei der Biogaserzeugung oder aus verschiedenen industriellen Quellen, wie Kraftwerken, abgeschieden werden. Es kann dann mit Wasserstoff kombiniert werden. Dieser Prozess wird als Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (Carbon Capture and Utilisation; CCU) bezeichnet und trägt zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen und dem Übergang zu einer umweltfreundlicheren Wirtschaft bei.

Die Nachfrage nach Kraftstoffen und Produkten auf CO₂Basis steigt in verschiedenen Sektoren an. Im Einklang mit dem globalen Streben nach nachhaltigeren Lösungen führt die Europäische Union schrittweise Vorschriften ein, die zukünftig die Verwendung von biogenem CO₂ vorschreiben werden. CO₂ ist eine Ressource, auf die Dänemark aufgrund seiner großen Biogasproduktion durch die Verbrennung von Biomasse und Abfallprodukten einfach zugreifen kann.

Gängige Verfahren zur Herstellung von Wasserstoffderivaten - wie Fischer-Tropsch, das Methanol aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid erzeugt, oder Haber-Bosch, das Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff herstellt - tragen die Namen der Wissenschaftler, die sie vor einem Jahrhundert erstmals beschrieben haben. Es handelt sich um eine alte und gut etablierte Industrie, die nun modernisiert wird.

Bildrechte: Ørsted

Die größte kommerzielle E-Methanol-Anlage der Welt

Mit der weltweit ersten groß angelegten kommerziellen Anlage für grünes Methanol wird der dänische Entwickler European Energy erneuerbare Elektrizität aus Solarzellen in grünes Methanol umwandeln und bis 2024 32.000-40.000 Tonnen E-Methanol liefern.

Die Anlage wird Elektrolyseur-Technologie von Siemens Energy nutzen, um grünen Wasserstoff für die weitere Synthese mit biogenem CO₂ aus einer lokalen Biogasanlage zu erzeugen und schließlich E-Methanol herzustellen.

Die Anlage wird mit Strom aus dem benachbarten 300-MW-Solarpark von European Energy versorgt. Sie ist der erste Schritt auf dem Weg E-Methanol in großem Maßstab auf den Markt zu bringen und vor allem die Schifffahrts- und Straßenverkehrsbranche, sowie den Chemiesektor, zu beliefern.

Die Hälfte der Gesamtproduktion der Anlage - 16.000 Tonnen pro Jahr - wird an die dänische Reederei A.P. Moller-Maersk geliefert, um das erste mit grünem Methanol betriebene Containerschiff des Unternehmens zu betanken.

Darüber hinaus haben Circle K, die LEGO Group und Novo Nordisk Abnahmeverträge unterzeichnet. Die LEGO Group und Novo Nordisk werden das Methanol für die Herstellung nachhaltigerer Kunststoffe verwenden, während Circle K es für den Straßenverkehr zur Verfügung stellt.

BEITRAGENDE

European Energy, Siemens Energy, Maersk, LEGO, Novo Nordisk, Circle K

STANDORT

Dänemark, Kassø

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Ein Weg zur Dekarbonisierung der Landwirtschaft

Green Fertilizer Denmark ist ein Konsortium, das sich für die Weiterentwicklung klimafreundlicher Düngemittelproduktionstechniken einsetzt. In Dänemark will das Konsortium eine hochmoderne Anlage errichten, die die Produktion klimafreundlichen Düngers auf Basis von grünem Ammoniak ermöglichen soll.

Das grüne Ammoniak wird aus der Anlage Høst PtX Esbjerg (HØST) stammen, die sich derzeit in der Planung befindet. Die Anlage wird die Elektrolyse-Technologie im GigaWatt-Maßstab nutzen, um grünes Ammoniak in Industriequalität zu erzeugen. Sie wird flexibel operieren und sich an die verfügbare Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien anpassen.

Das Projekt setzt auf das herkömmliche Haber-Bosch-Verfahren, das in der industriellen Produktion von Ammoniak weit verbreitet ist. Bei diesem Verfahren wird Stickstoff mit Wasserstoff, unterstützt durch einen Katalysator, unter hoher Temperatur und hohem Druck zu Ammoniak umgesetzt.

Das vom HØST-Projekt gelieferte grüne Ammoniak wird einen CO₂-Fußabdruck haben, der nur 10 Prozent dessen herkömmlichen Ammoniaks beträgt. HØST wird eine Schlüsselrolle in den ehrgeizigen Vorhaben spielen, da es die Versorgungssicherheit erhöht und gleichzeitig zum Übergang zu umweltfreundlicheren Praktiken beiträgt.

BEITRAGENDE

CIP, DLG, Danish Agro, Arla, und Danish Crown

STANDORT

Esbjerg, Dänemark

Bildrechte: Topsoe

Revolutionierung der grünen Methanolproduktion aus Biogas

Die globale Methanolproduktion basiert heute auf Erdgas oder Kohle. Grünes Methanol (oder Biomethanol) kann auf biologischem, thermochemischem oder elektrischem Wege hergestellt werden.

In dänischen Projekten wird die Herstellung von grünem Methanol auf Grundlage von Biogas untersucht. Die angewandte Technologie umfasst die Aufspaltung von Biogas in CO₂ und Wasserstoff (H₂) mithilfe eines elektrisch betriebenen katalytischen Reaktors. Zusätzlich wird Energie aus durch Elektrolyse gewonnenem Wasserstoff hinzugefügt, um die Stoffe in Methanol zu verwandeln.

Der elektrische Reaktor bietet einen bahnbrechenden Ansatz für die Energieversorgung und revolutioniert die herkömmlichen Methoden durch die direkte Nutzung elektrischer Energie. Die eREACT™-Technologie von Topsoe ermöglicht die Abscheidung von mehr als 99 % des CO₂ aus dem Prozess der Synthesegaserzeugung.

Eine Pilotanlage wurde in Betrieb genommen, die eine Kapazität von etwa 2000 kg Synthesegas pro Tag hat. Gewonnene Erfahrungen samt Technologie können in industrielle Maßstäbe übertragen werden, um Kosteneffizienzen zu erreichen, die einer großen Biogasanlage entsprechen. Die Ergebnisse der Pilotanlage werden die Grundlage für die Entwicklung und Kommerzialisierung von elektrifizierten Reaktoren im industriellen Maßstab bilden.

BEITRAGENDE

Topsoe

STANDORT

Foulum, Dänemark

Die

weltweit

erste

dynamische Anlage zur Herstellung grünen Ammoniaks

Grünes Ammoniak gilt als vielversprechende nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen, insbesondere für den internationalen Schiffsverkehr, welcher 2 Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen verursacht. Allerdings sind die Kosten für grünes Ammoniak höher als die für Ammoniak aus fossilen Brennstoffen.

Um grünes Ammoniak attraktiver zu machen, arbeitet eine Partnerschaft führender dänischer Unternehmen an dem REDDAP-Projekt, mit dem eine dynamische Anlage zur Herstellung grünen Ammoniaks im industriellen Maßstab geschaffen werden soll.

Die Anlage wird erneuerbare Energie aus Windturbinen und Photovoltaikanlagen nutzen, um Wasserstoff zu erzeugen, der dann zu Ammoniak verarbeitet wird. Die Anlage soll 2023 in Betrieb gehen und jährlich über 5 000 Tonnen grünes Ammoniak produzieren. So können 8 200 Tonnen CO₂ pro Jahr vermieden werden.

Das Projekt wird wertvolle Erkenntnisse und Betriebserfahrungen für den künftigen Ausbau dynamischer Ammoniakanlagen liefern und als Leuchtturmprojekt für größere Projekte dienen. Das Projekt hat zudem das Potenzial wirtschaftliche Vorteile zu generieren, indem es neue Märkte für grünes Ammoniak schafft, die Nachfrage nach Windkraftanlagen erhöht und Arbeitsplätze in der dänischen Wirtschaft schafft.

BEITRAGENDE

Topsoe, Vestas, Skovgaard Invest, EUPD

STANDORT

Lemvig, Dänemark

In Dänemark engagieren sich zahlreiche Häfen dafür Schifffahrt nachhaltiger zu gestalten, indem sie die Verwendung alternativer Kraftstoffe sowie die Elektrifizierung und emissionsmindernde Technologien unterstützen. So werden Einrichtungen zum Bunkern, Landstromanschlüsse und Flächen für die Produktion von Wasserstoff und E-Kraftstoffen, sowie für die CO₂-Speicherung, bereitgestellt.

KAPITEL 7

Grünen Wasserstoff sektorübergreifend nutzen

Grüner Wasserstoff ermöglicht es dem Verkehrsund dem Industriesektor seinen CO₂-Fußabdruck erheblich zu verringern und ebnet so den Weg in eine nachhaltigere Zukunft.

Grüner Wasserstoff und seine Derivate, wie E-Methanol, E-Ammoniak und E-Kerosin, bieten in vielen Bereichen vielversprechende Alternativen zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen. In der Landwirtschaft kann grünes Ammoniak als Düngemittel verwendet werden, welches den CO₂Fußabdruck der Lebensmittelproduktion verringert. In der Industrie kann grüner Wasserstoff als vielseitige Energiequelle dienen und CO₂-intensive Prozesse durch umweltfreundlichere Alternativen ersetzen. In der Luft- und Schifffahrt können E-Kraftstoffe Motoren antreiben, die eine emissionsfreie Mobilität ermöglichen.

Visionäre auf dem Gebiet der Brennstoffzellen In Dänemark entwickeln und produzieren visionäre Unternehmen Alternativen zu Verbrennungsmotoren und Dieselgeneratoren und stellen dabei sowohl on- als auch offshore ihr bemerkenswertes Know-how unter Beweis. Die Kompetenzen Dänemarks im Bereich der Brennstoffzellen beruhen auf einer Kombination aus Forschung und Entwicklung, technischem Fachwissen und einem starken Fokus auf Nachhaltigkeit.

Das Leistungsspektrum reicht von Proton Exchange Membrane (PEM)-Brennstoffzellen und Methanol-Brennstoffzellensystemen bis hin zu Hochtemperatur-Membranlösungen. Die Lösungen können sowohl in mobilen Einheiten für den Einsatz im Transportwesen als auch stationär für industrielle Prozesse eingesetzt werden.

Technologische Stärken der maritimen Industrie in Dänemark Dänemark hat eine lange Tradition im Bereich maritimer Technologien. In Verbindung mit dem starken Engagement für erneuerbare Energien ist das Land daher ein ideales Zentrum für Offshore-Technologien und Innovationen. So wurde z.B. der weltweit erste Zweitaktmotor, der mit Methanol betrieben werden kann, in Dänemark entwickelt.

Neue Entwicklungen der Industrie gehen Hand in Hand mit einem großen Verständnis sowohl für Schiffe als auch für Motoren. Dies ist besonders wichtig bei der Umrüstung von Schiffen auf den Betrieb mit Methanol anstelle von Diesel, da dessen Energiedichte geringer ist. Die dänischen Schiffsausrüster verfügen über Verfahren und Lösungen, mit denen Schiffseigner gesetzliche Anforderungen wie den Kohlenstoffintensitätsindikator (CII) und den Energieeffizienzindex für bestehende Schiffe (EEXI) erfüllen können.

Energieeffizienz heißt Kostensparen Aufgrund der Energieverluste bei der Herstellung von E-Kraftstoffen ist es wichtig die Energieeffizienz bis auf ein Maximum zu steigern. Um Energieeffizienz zu erreichen, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Bei Schiffen können z.B. technische Verbesserungen wie fortschrittliche Antriebs- und Kühlsysteme sowie eine optimierte Belüftung zu Energieeinsparungen beitragen. Auch betriebliche Strategien wie eine angepasste Fahrgeschwindigkeit, Routenplanung, Hafenwartezeiten und Raumnutzung können den Energieverbrauch senken.

Energiewende in der Luftfahrt

Die dänische Regierung hat sich zum Ziel gesetzt bis 2025 eine umweltfreundliche Inlandsflugverkehrslinie einzurichten und bis spätestens 2030 den gesamten Inlandsflugverkehr nachhaltig zu gestalten.

In der Stadt Vordingborg haben sich Unternehmen zusammengetan, um diese Pläne in die Tat umzusetzen. Arcadia eFuels arbeitet an dem Ziel bis 2026 jährlich 80 Millionen Liter E-SAF-Kraftstoff oder E-Kerosin zu produzieren. Da der dänische Inlandsflugverkehr rund 40 Millionen Liter Kraftstoff pro Jahr verbraucht, hätte Arcadia eFuels das Potenzial das doppelte des heutigen Verbrauchs zu decken.

Das Arcadia eFuel-Projekt in Vordingborg wird erneuerbare Energien nutzen, um grünen Wasserstoff zu produzieren. Es wird biogenes CO₂ aus einer von Green2X errichteten lokalen Biogasanlage beziehen, aus der das CO₂ abgetrennt und mit dem Wasserstoff synthetisiert wird, um schließlich E-Kerosin herzustellen. Das erste E-Kerosin soll bis 2026 produziert werden.

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STANDORT

Vordingborg, Dänemark

Ein Weg zur Dekarbonisierung der

Schifffahrt

Die Handelsschifffahrt besteht aus Containerschiffen, Tankern und Massengutfrachtern. Auf ihr entfällt der größte Teil der CO₂-Emissionen des Schifffahrtssektors.

Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO), die den Sektor reguliert, hat ihre Ziele für die Reduzierung von Treibhausgasen im Juli 2023 deutlich verschärft. Die Strategie zielt darauf ab bis 2050 international netto null Emissionen zu erreichen mit Zwischenzielen von 20-30 Prozent bis 2030 und 70-80 Prozent bis 2040.

Gegenwärtig gibt es keine großen technologischen Barrieren, die diesen Ambitionen im Weg stehen könnten. Handelsschiffe haben eines gemeinsam: Sie werden alle von einem Zweitaktmotor angetrieben und der weltweit erste Methanol-Zweitaktmotor ist bereits seit 2016 in Betrieb. Er wurde in Kopenhagen entwickelt und wird nun bei Motorenherstellern in der ganzen Welt eingesetzt, insbesondere in Korea, China und Japan.

Dasselbe Team entwickelt zudem derzeit den weltweit größten Methanolmotor, der sich für Containerschiffe und andere sehr große Handelsschiffe eignet und voraussichtlich im Januar 2024 in See stechen wird. Der Motor, der mit nachhaltig erzeugtem Methanol betrieben wird, reduziert die CO₂-Emissionen um mehr als 95 Prozent im Vergleich zu einem mit Schweröl betriebenen Motor.

Bildrechte: MAN Energy Solutions

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MAN Energy Solutions

STANDORT

Entwickelt, konzipiert und getestet in Kopenhagen, Dänemark.

Arcadia eFuel, Green 2X, Biofuel Technology, Kinetic Biofuel

Forschungszentrum arbeitet an der emissionsfreien Schifffahrt

Der Seeverkehrssektor ist heute fast ausschließlich auf fossile Brennstoffe angewiesen. Um die Klimaauswirkungen der Branche zu reduzieren, braucht es eine noch nie dagewesene sektor-, branchen- und geografieübergreifende Zusammenarbeit.

Das Mærsk Mc-Kinney Møller Center for Zero Carbon Shipping (MMMCZCS) mit Sitz in Kopenhagen, das 2020 mit finanzieller Unterstützung der A.P. Moller Foundation gegründet wurde, ist ein unabhängiges, gemeinnütziges Forschungs- und Entwicklungszentrum, das mit Unternehmen, Regierungen und Organisationen aus der ganzen Welt zusammenarbeitet, um die maritime Industrie zu dekarbonisieren.

Das Zentrum liefert unabhängige Analysen darüber, wie die Umstellung auf eine umweltfreundliche Schifffahrt voranschreitet, sowie klare, datengestützte Empfehlungen zur Beschleunigung der Dekarbonisierung der Schifffahrt. Auf der Grundlage von Wissen und Daten von Partnern aus der gesamten maritimen Wertschöpfungskette arbeitet das Zentrum an ausgereiften Lösungen für eine CO₂-freie Schifffahrt - von der Kraftstoffproduktion bis hin zu Lösungen an Bord, Vorschriften und der Finanzierung.

Unter www.zerocarbonshipping.com können Sie mehr über die Arbeit des Zentrums erfahren und die neuesten Veröffentlichungen herunterladen.

Das weltweit erste Containerschiff mit klimaneutralem Treibstoff

Da rund 3 Prozent der energiebedingten CO₂-Emissionen auf die Schifffahrt entfallen, sind Potenzial und Wirkung einer Dekarbonisierung der internationalen Schifffahrt groß. Die dänische Schifffahrtsindustrie hat sich ehrgeizige Ziele für den nachhaltigen Wandel gesetzt: Bis 2050 sollen alle in Dänemark betriebenen Schiffe CO₂-neutral und bis 2030 5 Prozent der Schiffe für den Einsatz von E-Treibstoffen bereit sein.

Bereits 2023 nimmt die Reederei Maersk das weltweit erste Containerschiff in Betrieb, das mit grünem Treibstoff fährt. Der Start ist Teil der Pläne von Maersk bis 2040 im gesamten Unternehmen netto-null Treibhausgasemissionen zu erreichen. Dieses Ziel umfasst sowohl die direkten Emissionen der Schiffe als auch die indirekten Emissionen der Lieferkette, einschließlich Containerumschlag und -transport. Maersk hat sich verpflichtet seinen CO₂-Fußabdruck zu verringern und daher insgesamt 19 Schiffe mit grünem Methanol bestellt.

Die Schiffe werden mit nachhaltigem Treibstoff betrieben, der mit grünem Methanol aus erneuerbaren Quellen hergestellt wird. Mit der Einführung der Schiffe setzt Maersk neue Maßstäbe für die umweltfreundliche Schifffahrt, inspiriert die Branche zu nachhaltigeren Praktiken und ebnet den Weg in eine nachhaltigere Zukunft.

Bildrechte: Mærsk Mc-Kinney Møller Center for Zero Carbon Shipping

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Mærsk Mc-Kinney Møller Center for Zero Carbon Shipping

STANDORT

Kopenhagen, Dänemark

Bildrechte: Maersk

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Maersk

STANDORT

Weltweit

Wertschöpfung für den ganzen Energiesektor

Grüner Wasserstoff und Wasserstoffderivate können die

Integration erneuerbarer Energien in das Energiesystem fördern und einen Mehrwert für die Stromversorgung schaffen. Zudem können sie überschüssige Wärme für die Fernwärmeversorgung und Industrie liefern und klimafreundliche Kraftstoffe für Verkehr und Industrie erzeugen.

Das dänische Energiemodell ist durch eine ganzheitliche Sichtweise der Energieplanung gekennzeichnet. Die KraftWärme-Kopplung war eine Schlüsselkomponente in der Entwicklung des dänischen Energiesektors, die eine kosteneffiziente Wärme- und Stromversorgung ermöglicht hat. Heute werden mehr als 60 Prozent der dänischen Haushalte über das Fernwärmenetz beheizt, das eine der wichtigsten Triebfedern für die Verringerung des Bruttoenergieverbrauchs und der CO₂-Emissionen des Energiesektors ist.

Die Integration von Wasserstoff in das Energiesystem Wasserstoff und Wasserstoffderivate können in einem integrierten Energiesystem mit Strom-, Wärme- und Gassystemen zusammen fungieren. Große, flexible Elektrolyseuranlagen sind hervorragende Ergänzungen für die groß angelegte Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, da sie ihren Verbrauch in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit erneuerbaren Stroms im Netz anpassen können.

Sofern Elektrolyseuranlagen in der Nähe von Standorten für die Erzeugung erneuerbarer Energien, wie Windparks, errichtet werden, könnten sie den Bedarf an neuen Stromleitungen verringern oder aufschieben. Stattdessen unterstützen sie die Integration von mehr Strom aus erneuerbaren Energiequellen in das System und erhöhen die Versorgungssicherheit.

Abwärme nutzen

Die überschüssige Wärme, die bei der Wasserstofferzeugung entsteht, birgt ein großes Potenzial für die kostengünstige, umweltfreundliche Fernwärmeversorgung der Zukunft. Sie kann in lokalen Fernwärmesystemen oder als Prozesswärme in der Wertschöpfungskette in industriellen Anwendungen genutzt werden.

Das Potential hängt von der Temperatur, Schwankungen in der Verfügbarkeit und der Entfernung zwischen Wasserstoffanlage und Fernwärmenetz ab. Ist die Temperatur ausreichend hoch, kann die Wärme direkt genutzt werden. An-dernfalls ist eine Wärmepumpe erforderlich, um die Temperatur zu erhöhen.

Die Nähe der Elektrolyseure zum Fernwärmenetz oder zur Industrie ist eine Voraussetzung für die Nutzung der Abwärme von Wasserstoffanlagen. Dies führt zu einem Zielkonflikt zwischen dem Standort großer erneuerbarer Energiequellen und Gebieten mit einem großen Fernwärmenetz. In vielen Fällen überschneiden sich diese Standorte, wie in Esbjerg, der fünftgrößten Stadt Dänemarks an der Westküste Jütlands. Hier fällt der Zugang zur Windenergie aus der Nordsee mit einem großen Fernwärmenetz zusammen, sodass die Bürger von Esbjerg und Varde die überschüssige nachhaltige Wärme nutzen können.

Ein neues Ökosystem für Wasser Für die Elektrolyse werden große Mengen an hochreinem Wasser benötigt. Um eine ausreichende Qualität zu gewährleisten, benötigt die Wasserquelle spezielle Reinigungssysteme, selbst wenn es sich um Trinkwasser handelt. Dies bedeutet, dass auch andere Quellen als Trinkwasser genutzt werden können. Viele Entwickler im Bereich Wasserstoff untersuchen die Verwendung von Alternativen, einschließlich Abwasser und anderer Wasserarten, die nicht für den direkten Verbrauch geeignet sind. Dies bedeutet, dass Elektrolyseure zu einem neuen Wasser-Ökosystem beitragen können, in dem sie Wasser geringerer Qualität aus anderen Sektoren, einschließlich dem Abwasser aus privaten Haushalten, aufnehmen können.

Grüner Wasserstoff wird oft als das „Schweizer Taschenmesser der Energiewende“ bezeichnet. Wasserstoff kann für die Herstellung nachhaltiger Kraftstoffe für Verkehr und Industrie verwendet werden, einen Mehrwert für Stromversorgung und -netz schaffen sowie Wärme für die Fernwärmeversorgung liefern - vorausgesetzt der Input ist erneuerbare Energie.

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Nutzung der Elektrolyseur-Wärme im Wärmenetz

In Fredericia, Dänemark, revolutioniert das HySynergy-Projekt die Energielandschaft durch eine innovative Zusammenarbeit zwischen dem Hersteller von grünem Wasserstoff Everfuel und dem örtlichen Fernwärmeversorger TVIS. Das Projekt zielt darauf ab die überschüssige Wärme, die bei der Produktion von grünem Wasserstoff durch Everfuel entsteht, zu nutzen und an lokale Haushalte zu liefern.

Zu diesem Zweck hat TVIS eine 1,2 km lange Rohrleitung errichtet, die ihr Fernwärmenetz mit der 20-MW-Elektrolyseuranlage von Everfuel verbindet. Dies ermöglicht die Umnutzung der überschüssigen Wärme aus der Wasserstoffproduktion - die sonst ungenutzt bliebe - in der Fernwärme.

Das Projekt ist eine Win-Win-Situation für beide Parteien. Durch die Weiterverwendung der Wärme wird die Energieeffizienz der Wasserstoffanlage von Everfuel erheblich verbessert und auf den höchsten Standard von ca. 87 Prozent Anlageneffizienz angehoben. TVIS profitiert ebenfalls davon, indem es 1.800 Haushalte der Region mit einem sauberen Wärmeangebot versorgt und den örtlichen Unternehmen hilft, ihre CO2-Bilanz zu verbessern. Die Zusammenarbeit zeigt, wie wichtig synergetische Partnerschaften sind, um die Energiewende voranzutreiben.

BEITRAGENDE

Everfuel, TVIS, Rambøll

STANDORT

Fredericia, Dänemark

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GreenLab: Das Industriegebiet der Zukunft

GreenLab ist ein grünes und kreisförmiges Industriegebiet in einem ländlichen Gebiet bei der Stadt Skive, Dänemark. Hier liegt der Schwerpunkt auf der Suche nach neuen Wegen zur Erzeugung, Speicherung und gemeinsamen Nutzung von Energie. GreenLab verbindet industrielle Produktionsanlagen über eine direkte Verbindung mit erneuerbarer Energie aus dem eigenen Windpark. Außerdem verfügt der Standort über ein einzigartiges Energie- und Datennetz, das die Unternehmen des Industriegebiets miteinander verbindet. Dieses so genannte SymbiosiNet ermöglicht es den Unternehmen überschüssige Ressourcen miteinander zu teilen, sodass der Abfall des einen Unternehmens zur Energiequelle des nächsten wird. Die Sektorintegration innerhalb des Industriegebiets weist den Weg für neue Energiesysteme der Zukunft.

Der umweltschonende Industriepark von GreenLab beherbergt auch GreenHyScale, ein von der EU finanziertes 100-MW-Projekt für grünen Wasserstoff. Im Rahmen dieses Projekts wird ein Elektrolyseur aus 6-MW-Modulen gebaut, dessen Design weltweit nachgebaut werden kann und so den Weg für eine globale grüne Wasserstoffproduktion ebnen soll. Die klimafreundliche Wasserstoffanlage wird vollständig in das SymbiosisNet des GreenLab integriert, um den Wasserstoff direkt im nachhaltigen Industriegebiet nutzen zu können und die überschüssige Wärme aus der Produktion in die lokale Fernwärmeversorgung einzuspeisen.

BEITRAGENDE

Green Hydrogen Systems, Euroquality, Energy Cluster Denmark, Imperial College London, Lhyfe, Quantafuel, Everfuel, Equinor, DTU, SiemensGamesa, Evida, Vestjyllands Andel, Organic Fuel Technology

STANDORT

Skive, Dänemark

KAPITEL 9

Öffentliche Akzeptanz durch Bildung und Förderung sichern

Die Energiewende und grundlegende Neuausrichtung sowohl der Energiesysteme als auch der Gesellschaft stellen hohe Anforderungen an die Bürger.

Das Wachstum der Wasserstoffindustrie bringt völlig neue Anforderungen an die Ausbildung von Fachkräften und Sicherheitsbestimmungen mit sich. Damit die Qualifikation der Arbeitskräfte mit den Anforderungen des Arbeitsmarktes Schritt hält, wurden in Dänemark neue Initiativen zur Förderung des lebenslangen Lernens sowie der Um- und Weiterqualifizierung eingeführt.

Maßnahmen zur Förderung lebenslangen Lernens Zunächst ist es wichtig, dass junge Menschen an Bildungsmöglichkeiten in nachhaltigen Branchen und neue Technologien herangeführt werden. Für ein Gelingen der Energiewende müssen wichtige Schlüsselthemen in das dänische Bildungssystem integriert werden. Hochschulen in Dänemark haben hier bereits Schwerpunkte gesetzt. Eine kürzlich durchgeführte Analyse zeigt, dass 65 Prozent der dänischen Hochschulprogramme den Studenten für die Energiewende wichtige Fähigkeiten vermitteln, einschließlich derjenigen, die für die Herstellung von Wasserstoff entscheidend sind.

Darüber hinaus verfügt Dänemark über ein gut ausgebautes System zur Erwachsenenbildung, Weiterbildung und des lebenslangen Lernens. Die Umschulung und Weiterqualifizierung von Arbeitskräften trägt dazu bei, dass Beschäftigte auch über die auf dem Arbeitsmarkt nachgefragten Qualifikationen verfügen. Zudem wird es den Menschen ermöglicht sich während ihres Arbeitslebens beruflich zu verändern.

Sicherheit als Standard Der Aufstieg einer völlig neuen Industrie erfordert Sicherheit und Normung in allen Bereichen der Umsetzung. Sicherheit ist eine Stärke Dänemarks, und sowohl Behörden als auch private Unternehmen arbeiten hart daran eine sichere branchenweite Anwendung neuer Wasserstofftechnologien durch Zertifizierung und Normung zu gewährleisten. Dies ist ein Beispiel für den nationalen Fokus auf Gesundheit und Sicherheit in der industriellen Entwicklung, sowohl im dänischen als auch im globalen Kontext.

Lokale Unterstützung für gesellschaftlichen Wandel Da die Energiewende neue Chancen für alle Bürgerinnen und Bürger bietet, erfordert sie auch die Zusammenarbeit und Unterstützung der Öffentlichkeit. Klima und Energie stehen ganz oben auf der Liste der politischen Prioritäten der Bevölkerung, was bedeutet, dass neue, klimafreundliche Initiativen allgemein unterstützt werden. Dennoch ist es für den Erfolg der Energiewende unerlässlich die Akzeptanz der Öffentlichkeit für die konkreten Maßnahmen zu sichern, die den Wandel herbeiführen sollen. Aus diesem Grund sind öffentliche Konsultationen, Bürgerversammlungen mit den Gemeinden und konstruktive Dialoge von zentraler Bedeutung für den Ausbau großer Infrastrukturprojekte wie Windparks. Diese Art von Gemeinschaftsverträgen stellt sicher, dass die lokale Bevölkerung gehört wird und Einfluss auf die Projektentwicklung nehmen kann. Transparente Kommunikation, umweltpolitische Verantwortung und die Schaffung von lokalem Wachstum stehen im Mittelpunkt dieses Wandels.

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