Im F&E Vorhaben 'H2CAST-Prove' werden neuartige Betriebsfahrweisen zur Untergrundspeicherung von grünem Wasserstoff in Salzkavernen erprobt und sicherheitstechnisch validiert. Zwei umgerüstete Kavernen und die für H2 ausgelegte Obertageanlage werden im industriellen Maßstab betrieben. Mit Hilfe eines innovativen Solependelbetriebs unter Nutzung bestehender Anlagen wird ein realitätsnaher Betrieb in einem geschlossenen Kreislauf ohne Verbrauch von H2 abgebildet. Speichervolumen, Druck- und Fließratenregime können angepasst werden, hochflexible und multizyklische Ein- und Ausspeicherraten sind möglich. Probeläufe und der Langzeitdemonstrationsbetrieb liefern Grundlagen für Bewertung und Optimierung der Betriebsfahrweisen, Gasreinigung, Kavernenintegrität, Prüf- und Instandhaltungsstrategien und Anlagensicherheit. Durch den Testbetrieb wird ein TRL von 7 erreicht. Ein Triaxialprüfstand für gebirgsmechanische Untersuchungen wird entwickelt. Die Kavernen dienen dem Test von Untertage-Ausrüstungen, Durchführbarkeit von UT-Arbeiten sowie dem Fachkräfte- und Wissensaufbau. Mittels eines Gesamtsystemmodelles erfolgt begleitend die simulative Bestimmung von Auslegungsgrößen und Betriebsparametern für den Versuchsbetrieb. Zusätzlich werden die Potentiale der Kavernenspeicher als sektorenkoppelnde Schnittstelle des Gas- und Stromnetzes evaluiert und Konzepte für CO2-Einsparpotenziale erarbeitet. Mit Projektabschluss soll ein entsprechend den sicherheitstechnischen und behördlichen Anforderungen bestimmungsgemäßer Speicher für die unbefristete Nutzung bereitstehen. Das Speichervolumen kann entsprechend des Bedarfs angepasst werden. H2CAST dient zum gezielten, nachhaltigen infrastrukturellen Markthochlauf für die Untergrundspeicherung von H2 als chemischer Energieträger in einem zukünftigen Energiesystem. Voraussetzungen für die Anbindung des Kavernenspeichers an eine H2-Pipeline Infrastruktur werden geschaffen. Begleitend stehen Fragen zur öffentlichen Akzeptanz im Fokus.
Das Projekt umfasst angewandte Forschung und Entwicklung für die effiziente und nachhaltige Produktion von grünem Wasserstoff durch alkalische Wasserelektrolyse (AEL). Das Hauptziel ist die Entwicklung und Validierung von beschleunigten Belastungstests (AST) für Raney-Nickel-Kathoden und Zirkonium-Diaphragmen. Diese AST-Methoden sollen die Forschungs- und Validierungszyklen deutlich verkürzen, um langlebige und effiziente Elektrolyseure auf den Markt zu bringen. Ziel ist es, den Markthochlauf der Elektrolyse zu beschleunigen und Wertschöpfung und Arbeitsplätze in Deutschland zu sichern und auszubauen. Die Partner - Oberland Mangold (OM), McPhy, DITF und ZSW - bringen umfangreiche Vorarbeiten und eine breite Infrastruktur in das Projekt ein. Für die Nickel-Aluminium(NiAl)-Beschichtung der Kathoden setzt OM ein innovatives Beschichtungsverfahren (TPT, thermal post treatment) ein und optimiert es im Hinblick auf Serienproduktion, Langzeitstabilität und Kosteneffizienz. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Optimierung der Elektrolytqualität, um die Degradation der AEL-Zelle bzw. des Stacks zu minimieren. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer des gesamten Elektrolyseurs zu verlängern und die Betriebs- und Wartungskosten zu senken. In ihrem Teilprojekt konzentriert sich McPhy auf die Entwicklung und Validierung von AST-Methoden zur Untersuchung der Elektrolytqualität und der Degradation der Raney-Nickel-Kathoden. McPhy wird Verunreinigungen im Elektrolyten identifizieren und deren Einfluss auf die Elektrodenleistung und -stabilität untersuchen. Dies beinhaltet die Analyse von Interaktionen zwischen Verunreinigungen und Kathodenmaterialien mit Auswirkungen auf die Lebensdauer. McPhy wird beschleunigte Alterungsmethoden entwickeln, um die Langzeitstabilität der Kathoden zu verbessern. Durch Simulation praxisnaher Betriebsbedingungen und Verwendung definierter Elektrolytverunreinigungen entstehen Methoden, die Entwicklungs- und Verifizierungszyklen erheblich verkürzen.
Der Monitoringbericht 2024 zur Wasserstoffstrategie Sachsen-Anhalt stellt fest, dass das Land beim Aufbau einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft mit wichtigen Leitprojekten wie dem Energiepark Bad Lauchstädt, einer wachsenden Infrastruktur und Kapazität an Elektrolyseuren sowie Forschungsinitiativen große Fortschritte gemacht hat, trotz regulatorischer und marktbedingter Hürden; er unterstreicht die Bedeutung regionaler Netzwerke und Förderprogramme und erwartet durch den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien, die Anbindung an das Wasserstoff-Kernnetz und die gezielte Qualifizierung eine wachsende Wettbewerbsfähigkeit, Innovationskraft sowie substanzielle wirtschaftliche und arbeitsmarktbezogene Impulse für Sachsen-Anhalt, wobei bis 2035 eine starke Versorgung der Industrie mit grünem Wasserstoff angestrebt und die Strategie 2025 angepasst werden soll.
Die Wasserstoffstrategie Sachsen-Anhalts, verabschiedet im Mai 2021, hat das Ziel, das Land bis 2030 zu einer führenden Modellregion für grüne Wasserstoffwirtschaft in Ostdeutschland zu entwickeln, wobei mindestens 1 Gigawatt Elektrolyseleistung zur klimafreundlichen Herstellung von Wasserstoff aufgebaut und parallel der Ausbau von Wind- und Photovoltaik-Anlagen zur Sicherstellung der Stromversorgung vorangetrieben werden soll. Die Strategie sieht vor, die gesamte Wertschöpfungskette von Produktion, Speicherung, Transport bis zur Nutzung grünen Wasserstoffs auszubauen, wobei insbesondere die chemische Industrie und andere energieintensive Branchen von der Substitution grauen durch grünen Wasserstoff profitieren sollen. Neben der Förderung innovativer Projekte, Forschung und Entwicklung, Ausbau der Infrastruktur sowie Schaffung eines günstigen regulatorischen Umfelds legt die Strategie großen Wert auf Kooperationen auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene sowie die Einbindung der Bevölkerung und Fachkräfteentwicklung. Damit soll ein nachhaltiger wirtschaftlicher Strukturwandel in der Kohleregion unterstützt, hochwertige Arbeitsplätze geschaffen und der Beitrag Sachsen-Anhalts zur Energiewende und zum Klimaschutz maximiert werden.
Im F&E Vorhaben 'H2CAST-Prove' werden neuartige Betriebsfahrweisen zur Untergrundspeicherung von grünem Wasserstoff in Salzkavernen erprobt und sicherheitstechnisch validiert. Zwei umgerüstete Kavernen und die für H2 ausgelegte Obertageanlage werden im industriellen Maßstab betrieben. Mit Hilfe eines innovativen Solependelbetriebs unter Nutzung bestehender Anlagen wird ein realitätsnaher Betrieb in einem geschlossenen Kreislauf ohne Verbrauch von H2 abgebildet. Speichervolumen, Druck- und Fließratenregime können angepasst werden, hochflexible und multizyklische Ein- und Ausspeicherraten sind möglich. Probeläufe und der Langzeitdemonstrationsbetrieb liefern Grundlagen für Bewertung und Optimierung der Betriebsfahrweisen, Gasreinigung, Kavernenintegrität, Prüf- und Instandhaltungsstrategien und Anlagensicherheit. Durch den Testbetrieb wird ein TRG von 7 erreicht. Ein Triaxialprüfstand für gebirgsmechanische Untersuchungen wird entwickelt. Die Kavernen dienen dem Test von Untertage-Ausrüstungen, Durchführbarkeit von UT-Arbeiten sowie dem Fachkräfte- und Wissensaufbau. Mittels eines Gesamtsystemmodelles erfolgt begleitend die simulative Bestimmung von Auslegungsgrößen und Betriebsparametern für den Versuchsbetrieb. Zusätzlich werden die Potentiale der Kavernenspeicher als sektorenkoppelnde Schnittstelle des Gas- und Stromnetzes evaluiert und Konzepte für CO2-Einsparpozenziale erarbeitet. Mit Projektabschluss soll ein entsprechend den sicherheitstechnischen und behördlichen Anforderungen bestimmungsgemäßer Speicher für die unbefristete Nutzung bereitstehen. Das Speichervolumen kann entsprechend des Bedarfs angepasst werden. H2CAST dient zum gezielten, nachhaltigen infrastrukturellen Markthochlauf für die Untergrundspeicherung von H2 als chemischer Energieträger in einem zukünftigen Energiesystem. Voraussetzungen für die Anbindung des Kavernenspeichers an eine H2-Pipeline Infrastruktur werden geschaffen. Begleitend stehen Fragen zur öffentlichen Akzeptanz im Fokus.