Wasserstoff als Energieträger
Wasserstoff gilt als eine zentrale Säule der Energiewende und wichtiger Treiber der Dekarbonisierung. Der Energieträger, idealerweise in seiner grünen Form, hat das Potenzial für eine weitere Revolution im Energiesektor. Wasserstoff wird im Energiemix eine wichtige Rolle spielen, um die Brücke von der Erzeugung über die Speicherung und Verteilung bis hin zur lückenlosen Versorgung zu schlagen und die notwendige Sektorenkopplung voranzutreiben. Ob also als Speichermedium für Energie, oder in der Strom- und Wärmeversorgung, oder auch als Brennstoff für saubere Mobilität – Wasserstoff hat großes Potential als Energieträger. Im Bereich der Rückverstromung ist Wasserstoff überdies eine „No Regret“-Anwendung. Das heißt, der Einsatz von H2 ist in vielen Anwendungen mit oder ohne Folgen des Klimawandels ökonomisch, ökologisch und sozial sinnvoll. Vor allem der ökonomische Aspekt gewinnt zuletzt an Bedeutung aufgrund der steigenden Kosten fossiler Brennstoffe.
Wasserstofftauglichkeit von GuD Kraftwerken | Wasserstoff-Kraftwerken
Die Europäische Union hat sich im Klimagesetz dazu verpflichtet, spätestens 2050 klimaneutral zu sein. Die Bundesregierung sieht dies für Deutschland bereits für 2045 vor. Zur entsprechenden Umsetzung, muss also auch die Energieversorgung neu betrachtet werden. Eine erfolgreiche Energiewende erfordert eine Kombination aus Versorgungssicherheit, Bezahlbarkeit und Umweltverträglichkeit mit innovativem und nachhaltigem Klimaschutz. Hier kann, muss und wird Wasserstoff das vorherrschende Erdgas vielerorts ersetzen. Im Hinblick auf den oben genannten Zeithorizont bedeutet dies auch, dass in naher Zukunft gebaute Kraftwerke klimaneutral betreibbar, also z.B. wasserstoffgeeignet sein müssen. Werden diese mit H2 oder einer Mischung aus H2 und Erdgas befeuert, ergeben sich neue Fragestellungen, insbesondere im Hinblick auf Sicherheitsvorkehrungen und der technischen Gegebenheiten. Zur Bewertung der Wasserstofftauglichkeit von GuD Kraftwerken stützt sich TÜV NORD auf ein eigens entwickeltes H2-ready Bewertungsschema. Ausgangsbasis ist hierbei die Konzeptphase des Baus oder die Erweiterung eines GuD Kraftwerks.
Wenn Sie sich für das Thema interessieren, sprechen Sie gerne unsere Experten von TÜV NORD an. Wir machen gerne ein unverbindliches Angebot für eine Bestandsaufnahme Ihres H2-Readiness Status auf dem Weg zum klimaneutralen GuD Kraftwerk.
H2-Readiness von Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerken
Gas- und Dampfturbinen (GuD) Kraftwerke werden einen wichtigen Beitrag in der anstehenden Transformation und der Erfüllung der Klimaziele leisten. Neben einem hohen Wirkungsgrad und der relativ gut umsetzbaren Umstellung auf Wasserstoff haben sie einen weiteren Vorteil: Energieversorgungen mit kurzer Anlaufzeit wie bei GuD erlauben es, Versorgungslücken zeitnah aufzufüllen. Denn der steigende Anteil Erneuerbarer Energien bedeutet immer mehr Leistungsschwankungen aufgrund nicht konstanter Verfügbarkeit von Licht und Wind. In einer klimaneutralen Energieversorgung können H2-betriebene GuD Kraftwerke also für Rückverstromung im größeren Umfang genutzt werden. Dafür müssen neu entstehende Anlagen H2-ready sein, was nach dem zugrundeliegenden Schema bedeutet, dass sie mit 100% Wasserstoff betrieben werden können.
Mit dem Bewertungsschema von TÜV NORD für neue und existierende Gas- und Dampf-Kraftwerke können Anlagen und Systeme ab der frühen Planungsphase projekt- und kundenspezifisch in drei H2-Readiness-Level bewertet werden. Ganz gleich ob im Auftrag von Betreibern, Herstellern, Versicherern oder OEM. Im vorliegenden Verfahren sind die Betrachtungsgrenzen individuell planbar, komponentenbezogen und geben eine unabhängige Orientierungs- und Bewertungshilfe für die Zukunftssicherheit des Kraftwerkskonzepts. Hinzu kommt, dass eine langfristige Planung bei einer durchschnittlichen Laufzeit von ca. 35 Jahren den Betrieb vor ungeplanten Stillstandszeiten und vorzeitiger Außerbetriebnahme schützt. „H2-ready“ im Anlagenbau eines GuD Kraftwerks macht den Betrieb konkurrenzfähig und zukunftssicher auf dem Weg zur Klimaneutralität.
Bewertungsschema für die H2-Readiness | Umrüstung zum Wasserstoff-Kraftwerk
Was aber wird im vorliegenden Bewertungsschema unter H2-Readiness verstanden? H2-ready to use (1) bezeichnet im TÜV NORD Bewertungsschema die Tauglichkeit für die Nutzung mit Wasserstoff als alleinigem Brennstoff in GuD Komponenten oder Systemen. Im eigentlichen Verbrennungsprozess ersetzt H2 also Erdgas.
Aufgrund anderer Eigenschaften ergeben sich veränderte technische Anforderungen an Komponenten und Systeme, die mit Hilfe des Bewertungs- schemas eingeordnet und adressiert werden. Die Stufe H2-ready to adjust (2) bedeutet, dass für den Betrieb mit Wasserstoff Bauteile verändert oder ausgetauscht werden müssen. Hier ist die Umrüstung grundsätzlich realisierbar.
Unfit for H2 (3) hingegen ist die Bewertung, wenn der für die Nutzung mit Wasserstoff notwendige Austausch oder Änderung von Bauteilen und Komponenten nicht möglich ist. Die Einstufung kann modular für einzelne Komponenten oder Teilsysteme vorgenommen werden, bis hin zur Beurteilung eines gesamten GuD Kraftwerks. Die H2-Readiness kann somit also in 3 Stufen eingeteilt werden: Betrieb mit H2 sofort möglich (1), Betrieb nach Umrüstung möglich (2) und Umrüstung unmöglich oder nicht sinnvoll (3).
Das Bewertungsschema kann als Grundlage für den „Fahrplan“ des Baus eines neuen oder der Umrüstung eines bestehenden GuD Kraftwerks verstanden werden. Es kann ganz kundenspezifisch auf den tatsächlichen Bedarf angepasst werden. In vier Schritten gliedert sich das Bewertungsschema angefangen bei der Zieldefinition mit einer Anforderungsmatrix, über übergreifende Anforderungen (z.B. Brennstoff, Genehmigungsmanagement, Planung, Werkstoffe), technische Anforderungen (z.B. Brennstoffversorgungssystem, Gasturbine, Abhitzekessel, Armaturen, Mess- und Regeltechnik) bis hin zur abschließenden Bewertung. Die Bewertung erfolgt anhand von bestehenden technischen Regeln, Normen und Standards, soweit anwendbar und vorhanden.
Die Ergebnisse am Ende des Verfahrens erlauben die Einordnung der anstehenden Maßnahmen auf dem Weg zur H2-Readiness. Für den Auftraggeber bedeuten die Ergebnisse eine Reihe von Vorteilen: Die Ergebnisse bedeuten den neutralen Nachweis der technischen Machbarkeit der (Teil-)Vorhaben. Sie ebnen den Weg zum klimaneutralen Betrieb ihrer Anlage auf Basis der Zukunftssicherung des Systems. Überdies dienen die Ergebnisse als Orientierung in einem dynamischen Umfeld einer sich rasch und stetig verändernden Energielandschaft.
