Wasser für die grüne Wasserstoffwirtschaft

Wasser und Wasserstoff

Das Gelingen der Energiewende hängt wesentlich davon ab, wie schnell es gelingt, aus fossilen Energieträgern aus und auf erneuerbare umzusteigen. Eine zentrale Rolle kommt dabei Wasserstoff als Energieträger zu und hier insbesondere der Erzeugung von grünem Wasserstoff. Eine entscheidende Komponente im beim Aufbau und bei der Sicherstellung einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft ist dabei der Rohstoff Wasser. Bei der Planung von Wasserstoffstandorten muss der Bedarf und die Verfügbarkeit von Wasser im lokalen und regionalen Kontext stets mitbetrachtet werden. Wie viel Wasser darf entnommen werden? Wie hängt diese Menge von längeren Trockenperioden und Niederschlagshöhen ab? Wie lässt sich Verlässlichkeit für die Produktion herstellen. Fragen, für die es im Vorfeld einer genauen Analyse der Standortregionen für geplante H2-Produktionsstätten bedarf. Die konkrete Erhebung und Vermittlung von Daten der Standortregion sind der Schlüssel für eine erfolgreiche Umsetzung.

Planungssicherheit

Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT möchte im Dialog mit beteiligten Akteuren die Wassersituationen der einzelnen Produktionsstandorte analysieren, da Wassermengen in unterschiedlicher Qualität und Quantität zur Verfügung stehen. Durch Forschung und Technologien sollen Basiswissen und Lösungen für die Versorgung von Wasserstoffproduktionsstandorten geliefert werden. Gebündelt werden diese Aktivitäten in einem Forschungsprojekt Namens WHy. Die drei primären Projektziele sind,

  • eine nachhaltige Wasserversorgung durch Planungssicherheit zu schaffen,
  • Nutzungskonflikte auszumachen und
  • durch technische Verfahren neue Wasserquellen zu erschließen.

Planungsunsicherheit entsteht oft durch ungeklärte rechtliche Rahmenbedingungen und Zuständigkeiten, die den Markthochlauf erheblich schaden und ausbremsen könnte. Grund hierfür ist unter anderem, dass es unterschiedliche Wasser- und Energiestrategien wie beispielsweise vom Bundesumwelt- (BMUV) und Bundeswirtschaftsministerium (BMWK), die nicht aufeinander abgestimmt sind.

Ressourcensicherheit

Soll die Wasserstoffwirtschaft gelingen, muss es gelingen, die Regionen, die vorrangig auf grüne Wasserstofftechnik setzen, auch über die entsprechenden Ressourcen zu versorgen. Problematisch wird es für Regionen, die jetzt schon von Wasserknappheit und Trockenheit betroffen sind und die Wasserentnahmen aus dem Grundwasser streng kontrolliert wird.

Wasserstoffproduktion (geplant) und Trockenheit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wasserstoffproduktion (geplant) und Niederschlag

 

 

 

 

 

 

 

 

Dialog und Technologie

Zwei Lösungen stehen der Problematik und den Konflikten der Planungsunsicherheit gegenüber:

  1. Dialog der Akteure durch Transparenz und Wissen und
  2. neue Technologien, die alternative Wasserquellen für infrastrukturkritische Versorgungsstandorte erschließen.

Das Fraunhofer UMSICHT entwickelt einen Dialogprozess mit Partnern aus den Disziplinen der Geistes- und Naturwissenschaften auf Grundlage ihrer Standortanalysen zu Verfügbarkeit, Markt, Kosten, Technologien zur Aufbereitung und Wasserqualitäten der Elektrolyse. Der Prozess soll ganzheitlich in Wasserstoffmodellregionen mit allen Akteuren der Wasser- und Energieversorger, Kommunen und Gesellschaft umgesetzt werden. Die Identifikation von Versorgungslücken und dem Einsatz von Technologien, die alternative Wasserquellen erschließen können, kommt hierbei eine wichtige Rolle zu, da diese nicht in Konkurrenz zur Trinkwassergewinnung oder Bewässerung stehen sollen. Fraunhofer UMSICHT hat hier Abwasser aus der industriellen Produktion und kommunalen Kläranlagen als mögliche Alternativen identifiziert. Aufbereitungsverfahren vom Labor- bis zum Pilotmaßstab werden dazu mit dem Ziel entwickelt, sie für die alkalische Elektrolyse oder PEM (Polymer-Elektrolyt-Membran) einzusetzen. So zeigt zum Beispiel das Abwasser der Methanolsynthese Potenzial für die Wasserstoffgewinnung mittels Elektrolyse, was wiederum den Carbon Footprint reduziert.


Ilka Gehrke
Dr.-Ing. Ilka Gehrke

Unsere Expertin

Dr.-Ing. Ilka Gehrke, Abteilungsleiterin Umwelt und Ressourcennutzung am Fraunhofer UMSICHT, Oberhause

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Abteilung Umwelt und Ressourcennutzung des Fraunhofer UMSICHT

WHy: Wasser für die gründe Wasserstoffwirtschaft

 

 

Zum Thema Wassernutzung und Wasserwirtschaft hat das Fraunhofer UMSICHT im Rahmen des interdisziplinären Studiums zur Dynamik der Sektorenkopplung DYNERGY Lerneinheiten zur Abschätzung von Technikfolgen und Akzeptanzforschung am Beispiel Wasserstoff entwickelt. Die Wasserstoffsituation in Deutschland wird in einen Kontext der Wasserstofferzeugung und dem Spannungsfeld mit Nutzungskonflikten und Lösungsstrategien beleuchtet.

https://www.weiterbildung-dynergy.de/


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