H2-Well – Vision regionale Wasserstoffwirtschaft
Die Initiative H2-Well
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat im Forschungsprogramm WIR! – Wandel durch Innovation in der Region (Link zum Beitrag) 20 Initiativen ausgewählt, die ostdeutschen Regionen im strukturellen Wandel neue Perspektiven eröffnen wollen. Eine dieser Initiativen ist die „Wasserstoffquell‐ und Wertschöpfungsregion Main‐Elbe-LINK“, kurz H2-Well. Mit mehr als 40 Partnern und Unterstützern aus der Region zwischen Main und Elbe wollen wir den Strukturwandel vorantreiben und mit Wasserstofftechnologien neue Wertschöpfungs- möglichkeiten generieren. Wir begreifen Strukturwandel als Chance zur Innovation.
Wasserstoff – Grundlage für die kombinierte Energie- und Mobilitätswende
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft“, so schrieb es Jules Verne bereits 1875. Diese Zukunft steht jetzt unmittelbar vor ihrer Realisierung, denn Wasserstoff ist der fehlende Baustein für eine umfassende Energie- und Mobilitätswende. Die Infrastrukturbereiche Elektrizitätswirtschaft, Mobilität, Wärmeversorgung und Abwasserbehandlung werden in der Initiative H2-Well über die Wasserstofftechnologie zusammengeführt. Unser Ziel ist es, weltweit erstmalig zwischen Main und Elbe die Wasserstoffwirtschaft in dezentralen Strukturen umzusetzen. Dies umfasst die grüne Wasserstofferzeugung aus lokalen erneuerbaren Energien, die Wasserstoffspeicherung, die Nutzung für Fahrzeugantriebe, die Stabilisierung des Elektrizitätsnetzes mit Wasserstofflösungen sowie Anwendungen zur Gebäudeheizung. Ergänzt wird dies um die Nutzung des bei der Wasserstoff- erzeugung entstehenden Sauerstoffs zum Beispiel für Anwendungen in der Abwasserreinigung. Erfahrbar werden die H2-Well-Wasserstoffprojekte ab 2019/2020 in Demonstrationsvorhaben in Sonneberg und Apolda, die als „Ausgangspunkte“ für die Wasserstoffwirtschaft über die Technologie informieren werden.
Der Main-Elbe-Link – Innovationsregion aus Tradition
Die Region zwischen Main und Elbe ist schon seit dem Mittelalter eine wirtschaftlich starke Region, die über wichtige Handelsstraßen mit dem Rest Europas vernetzt war. Hier sind bedeutende Innovationen entstanden wie die Kolbenvakuumluftpumpe, die Schnelldruckpresse, der Zeigertelegraph oder das Ganzmetallflugzeug. Sie ist eine Keimzelle der deutschen Fahrzeugindustrie, der optischen Industrie und der Porzellanherstellung. H2-Well möchte an diesen Erfindergeist, den Forscherdrang, das Unternehmertum und die Innovationskraft anknüpfen.
Heute wird die Region durch klein‐ und mittelständische Unternehmen geprägt. Darunter sind viele Betriebe, die als Zulieferer für Großunternehmen sowie als Entwicklungsdienstleister oder Produzenten für Nischen‐ und Sonderprodukte agieren und sich durch ihre hohe Flexibilität auszeichnen. Hieraus erwachsen regionalspezifische Chancen für Innovationen und neue Wirtschaftsfelder. Gerade im produzierenden Gewerbe, das für die Wertschöpfung zwischen Main und Elbe von großer Bedeutung ist, sind in den nächsten Jahren durch die Digitalisierung, additive Fertigungstechnologien, neue Werkstoffe, die Energiewende und neue Mobilitätskonzepte große Veränderungen zu erwarten. Rechtzeitig auf neu entstehende Wirtschaftsfelder wie die Wasserstofftechnologie zu setzen, ist daher entscheidend für die Zukunft. Die Initiative H2-Well geht dies an mit dem Anspruch, den Main-Elbe-Link zum Ausgangspunkt der dezentralen, grünen Wasserstoffwirtschaft in Deutschland zu machen.
Regionale Akteure – lokale Wertschöpfungsketten
Vom Strom zu Wasserstoff, Sauerstoff und Wärme
H2-Well setzt auf lokale Wertschöpfungsketten, die neben der nachhaltigen Wasserstofferzeugung und -nutzung auch die Verwendung der Prozesswärme und des bei der Elektrolyse entstehenden Sauerstoffs umfassen. Hierdurch erschließen sich neue Optionen für Anwendungen in der Mobilität, der Elektrizitätswirtschaft, der CO2-intensiven Industrie, der Warmwasser- und Heizwärmebereitstellung, der Abwasserbehandlung, dem Handwerk und dem Gesundheitssektor.
Aus regional erzeugter erneuerbarer Elektrizität hergestellter „grüner“ Wasserstoff bietet die Möglichkeit, emissionsfrei Mobilität für LKW, PKW, Busse und Bahnen mit einem lokal gewonnenen Kraftstoff zu gewährleisten, und das bei kurzen Betankungszeiten sowie ohne Einschränkungen bei der Reichweite. Weiterhin kann mit dem Gas Wasserstoff erneuerbare Elektrizität dezentral zwischengespeichert werden, um zu einem späteren Zeitpunkt wieder verstromt zu werden. Aber auch bei der Bereitstellung von Wärme in Gebäuden oder aber in der Zementindustrie eröffnen sich mit Wasserstofftechnologien Wertschöpfungsmöglichkeiten. Sogar der bei der Elektrolyse zur Herstellung von grünem Wasserstoff als Nebenprodukt entstehende Sauerstoff kann lokal genutzt werden, zum Beispiel zur Optimierung der Abwasserreinigung, im Gesundheitssektor oder als technisches Gas für Schweißprozesse.
Potenziale der dezentralen Wasserstoffwirtschaft
Die regionalen Voraussetzungen für einen von unten getriebenen Strukturwandel sind günstig, denn mittelständische Unternehmen, hoch spezialisierte Forschungsinstitutionen und flexible kommunale Aufgabenträger bieten ideale Voraussetzungen, um neue Wege zu beschreiten. Außerdem eröffnen sich Möglichkeiten, bestehende Infrastrukturen an die Erfordernisse des demografischen Wandels anzupassen. Damit behalten auch ländliche Gebiete langfristig selbsttragende Strukturen.
Der Aufbau einer dezentralen Wasserstoffwirtschaft bietet beachtliche Potentiale für den Klimaschutz, die Versorgungssicherheit mit Energie, einen selbstbestimmten Strukturwandel sowie für die Schaffung einer verantwortungsvollen regionalen Wertschöpfung. Wasserstoff ist die Grundlage für den Transformationsprozess in ein postfossiles Zeitalter.
Der Bottom-Up-Ansatz der Initiative H2-Well ist bundesweit einzigartig mit einem Modellcharakter für ganz Deutschland. Es besteht die einmalige Chance, als weltweit erste Region eine vollständige lokale Wertschöpfungskette der Wasserstoffwirtschaft zu schaffen. Durch neue hochqualifizierte Arbeitsplätze sowie Bildungs- und Qualifizierungsangebote mit überregionaler Strahlkraft wird ein nachhaltiger Strukturwandel in einer demographisch benachteiligten Region initiiert. H2-Well schafft die notwendigen Infrastrukturen für die dekarbonisierte Gesellschaft.
Presse und Medien
MDR Thüringen: 17. Mai 2018
Sonneberg: Initiative will Wasserstoff-Energie stärker fördern
In Sonneberg startet eine Initiative zum Ausbau der Wasserstoff-Technologie. Ziel ist, den Wasserstoff im Rahmen der Energiewende für Zukunfts-Technologien nutzbar zu machen.
MDR aktuell: 17. Mai 2018
H2-Well: Mitteldeutschland wird zur Wasserstoffregion
Liegt die Zukunft der Energiegewinnung im Wasser? Trennt man Wasser in seine Bestandteile entstehen Sauerstoff und Wasserstoff. Und dieser Wasserstoff gilt als Grundlage für so manche Zukunftstechnologie.
Freies Wort: 18. Mai 2018
Nicht nur reden, sondern Ärmel hoch und anpacken
Mit Vorträgen und Workshops erfolgte am Donnerstag im Schlossberg der offizielle Auftakt der Wir-Initiative H2-Well für die Entwicklung einer Wasserstoff-Region zwischen Main und Elbe.
Thüringer Allgemeine: 18. Mai 2018
Das Ziel ist klar: Abgasfreie Fahrzeuge ohne Diskussion über Reichweiten oder Tankdauer
Thüringer Wissenschaftler und Firmen beteiligen sich mit Projekt an Wettbewerb des Bundesforschungsministeriums.
Tagebuch
20. Juli 2020 – H2-Well Vorhaben zur Erprobung regionaler Wasserstofflösungen nehmen Gestalt an
Die dezentrale Erzeugung von grünem Wasserstoff und dessen Nutzung für Energie, Mobilität und Wärme sollen in Apolda und Sonneberg nach Plänen der H2-Well Bündnispartner in naher Zukunft Wirklichkeit werden.
Im Januar 2020 startete die Umsetzungsphase des Verbundvorhabens H2-Well Wasserstoffquell- und Wertschöpfungsregion Main-Elbe-LINK. Während der nächsten drei Jahre werden aufbauend auf dem H2-Well Innovationskonzept verschiedene Ansätze für eine dezentral organisierte Wasserstoffwirtschaft erprobt. Die Konzepte für zwei in Apolda und Sonneberg geplante Demonstrationsvorhaben sowie für die Gestaltung des Markthochlaufs haben die H2-Well Partner aus Industrie, Wirtschaft und Wissenschaft nun vorgelegt.
In Apolda ist die intelligente Verknüpfung von dezentraler Wasserstofferzeugung und kombinierter Auslieferung und Verdichtung, z.B. für Betankungszwecke, geplant. Lokal an einer Kleinwasserkraftanlage erzeugter Wasserstoff soll über einen neuartigen, mit einem Verdichter ausgerüsteten Trailer ausgeliefert werden, um Abnehmern die Einsparung teurer Kompressionsanlagen zu ermöglichen. Geprüft wird das Prinzip anhand einer ebenfalls im Vorhaben entwickelten Kompakttankstelle, deren Speicherkapazitäten die Betankung von Brennstoffzellenfahrzeugen ohne zusätzliche Kompression des Wasserstoffs erlaubt. Den Beitrag des Projekts zur regionalen Wasserstoffwirtschaft und deren Potenzial für eine sektorenübergreifende Energiewende soll eine öffentliche Pop-up-Ausstellung veranschaulichen. Das Demonstrationsprojekt in Sonneberg widmet sich der Kopplung von Wasserstofferzeugung, Wärmeversorgung und Mobilität. Im Fokus steht die Realisierung eines innovativen PEM-Hochdruckelektrolyseurs, der sowohl H2 und O2 für ein mit einem weiterentwickelten Wasserstoff-Sauerstoff-Kreislaufmotor betriebenes Blockheizkraftwerk als auch für Flurförderfahrzeuge bereitstellen soll. Die technische Realisierung des Systems ist jedoch nur ein Baustein. Für die nachhaltige Etablierung der Wasserstoffwirtschaft in der Region bedarf es gut ausgebildeter Fachkräfte. In Zusammenarbeit mit der Berufsschule Sonneberg wollen die Partner daher ein speziell auf die Wasserstofftechnologie ausgerichtetes Aus- und Weiterbildungsprogramm aufsetzen. Eine Marktbeobachtungsstudie soll zudem mögliche Verwertungspfade für die in den beiden Projekten entwickelten Innovationen eruieren.
Die Pläne für die Demonstrationsvorhaben in Apolda und Sonneberg sowie für das Vorhaben zum Markthochlauf wurden vom wissenschaftlichen Beirat der H2-Well Initiative begutachtet und sollen nun beim Projektträger zur Prüfung eingereicht werden. Ab 2021 steht dann die schrittweise Entwicklung und Umsetzung der Projekte mit den jeweiligen Partnern vor Ort an.
20. März 2019 – H2-Well vom BMBF zur Förderung ausgewählt
Die Initiative H2-Well ist eines von 20 Bündnissen, die im Rahmen des Förderprogramms Wandel durch Innovation in der Region - WIR! zur Umsetzung ausgewählt wurden
Am 14. März hat ein Team bestehend aus Dr. Joachim Löffler (AVX/Kumatec GmbH & Co. KG), Dr. Christian Reiser (WTZ Roßlau GgmbH), Dr. Sabine Schmidt (SolarInput e.V.), Prof. Dr. Mark Jentsch (Bauhaus-Universität Weimar) und Dr. Heiko Voigt (Bürgermeister der Stadt Sonneberg) das Innovationskonzept des WIR!-Bündnisses H2-Well vor einer Auswahljury im Haus der Bundespressekonferenz in Berlin präsentiert (siehe Bild). Das Ziel und die Strategie zwischen Main und Elbe bis 2025 eine regionale, grüne Wasserstoffwirtschaft umzusetzen, haben überzeugt, denn am 20. März wurde das Bündnis darüber informiert, dass es für die Umsetzung seiner Ideen eine Bundesförderung erhält. In den nächsten Monaten wird das Bündnis damit beginnen, einen Bündnis-Hub einzusetzen und mit ersten Informationsangeboten an die Öffentlichkeit gehen. Ab Ende 2019 / Anfang 2020 werden dann erste Forschungs- und Entwicklungsprojekte beginnen mit dem Ziel, Elemente der Wasserstoffwirtschaft in Sonneberg und Apolda umzusetzen und der Öffentlichkeit zu präsentieren.
04. Februar 2019: Wasserstoffzug-Testfahrt in Thüringen
Mitglieder des WIR!-Konsortiums H2-Well präsentieren Machbarkeitsstudie zum Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebwagen in Thüringen auf einer Testfahrt im Schwarzatal
Im Auftrag des Thüringer Ministeriums für Umwelt, Energie und Naturschutz untersuchten Wissenschaftler der Bauhaus-Universität Weimar Thüringer Bahnstrecken auf Ihre Eignung für den Einsatz von Wasserstoffzügen. Besonders geeignet für ein Pilotprojekt ist die Bahnstrecke von Rottenbach nach Katzhütte. Im Beisein des Thüringer Ministerpräsidenten Bodo Ramelow und der Umweltministerin Anja Siegesmund präsentierten Prof. Dr. Uwe Plank‐Wiedenbeck, Prof. Dr. Mark Jentsch und Prof. Dr. Frank Lademann am 4. Februar 2019 die Ergebnisse ihrer Machbarkeitsstudie bei einer Wasserstoffzug-Testfahrt im Schwarzatal. Die Studie belegt, dass mit dem Modellbetrieb einer zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien betriebenen Bahnstrecke jährlich hunderte Tonnen CO2 eingespart werden könnten. Daher empfehlen die Weimarer Gutachter eine vollständig klimaneutrale Wasserstoffversorgung und -logistik zu erproben, wofür Wasserelektrolyseanalgen an bestehenden Windparks gebaut werden sollen. Dies wäre das weltweit erste Projekt dieser Art und soll zur strategischen Umsetzung des WIR!-Konzeptes des Bündnisses H2-Well beitragen. Eine Inbetriebnahme von Wasserstoffzügen auf der Bahnstrecke Rottenbach - Katzhütte könnte nach Einschätzung von Umweltministerin Siegesmund bereits zum Fahrplanwechsel 2021 erfolgen. Hierdurch entstehen vielfältige Synergien mit den geplanten Projekten des Bündnisses H2-Well.
Aktiv im Netzwerk H2-Well – Wir sind dabei!
Kläranlagen – Der ideale Infrastrukturspender für Wasserstofftechnologien
„Die Wasserstoffwirtschaft kann einen signifikanten Beitrag dazu leisten, Stromnetze zu stabilisieren. Dies ist im Rahmen der Energiewende sehr wünschenswert und wir können neben dem Wasserstoff auch den bei der Elektrolyse entstehenden Sauerstoff auf Kläranlagen nutzen. Die Reinsauerstoffnutzung lässt sich problemlos nachrüsten. Der Betrieb ist relativ komplikationslos, die Reinigungswerte sind besser als bei einer konventionellen Kläranlage und die Betriebssicherheit ist sehr hoch. Insgesamt sind Kläranlagen hervorragende Infrastrukturspender für die Wasserstoffwirtschaft.“
Bernd Hubner,
Wasserwerke Sonneberg, Werkleiter
Die Druckelektrolyse – Wasserstofferzeugung aus erneuerbarem Strom
„Das Prinzip der Wasserelektrolyse ist seit beinahe 200 Jahren bekannt. Das besondere an unserer Umsetzung dieses Verfahrens ist der hohe Druck. Wir produzieren Wasserstoff und Sauerstoff mit einem Systemdruck von 100 bar. Das wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad aus und wir haben ein Ausgangsdruckniveau, welches aus technischer und kaufmännischer Sicht vorteilhaft für die nachgeschalteten Komponenten, wie z.B. Zwischenspeicher oder Verdichter, ist.“
Uwe Eckardt,
AVX/Kumatec Hydrogen GmbH & Co. KG, Leiter Entwicklung
Sonneberg steht bereit, um Wasserstofftechnologien umzusetzen
„Die Potentiale sind in unsere Menschen. Es gibt hier kaum jemanden, der Entscheidungsträger ist und nicht davon überzeugt wäre, dass dem Wasserstoff die Zukunft gehört. Sonneberg ist eine technologieaffine Region - wir wollen Wasserstofftechnologien, die es so noch nicht gibt, erproben. Ich denke wir sind auf dem besten Weg und haben die besten Voraussetzungen. Wir stehen als Modellregion bereit.“
Dr. Heiko Voigt,
Bürgermeister der Stadt Sonneberg
Der Wasserstoff-Kreislaufmotor – Außer Wasser keine Emissionen
"Der von uns entwickelte Wasserstoff-Kreislaufmotor hat zwei wesentliche Innovationen. Das eine ist die Wasserstoffdirekteinblasung und das andere ist die Sauerstoffzuführung. Die Sauerstoffzuführung benötigen wir, um den Kreislauf abbilden zu können. Wir führen dem Motor Wasserstoff und Sauerstoff zu, welche dann im Motor zu reinem Wasser umgesetzt werden. Dieses Wasser ist das einzige Verbrennungsendprodukt, das der Motor in die Umwelt entlässt. Der Wasserstoff-Kreislaufmotor ist prädestiniert für den Einsatz in der Power-to-Gas-Technologie. Im Vergleich zur Brennstoffzelle hat er den Vorteil, dass er sehr geringe spezifische Kosten hat und auch für höhere Leistungen leicht zu skalieren ist.“
Manuel Cech,
WTZ Roßlau gGmbH, technischer Projektleiter
Vorträge
Die Arbeit des Bündnisses H2-Well wird dem Fachpublikum und der Öffentlichkeit auf regionalen und überregionalen Veranstaltungen präsentiert:
27.11.2018 – InnoCON Thüringen: RIS3 Jahresveranstaltung, Arena Erfurt
27.11.2018 – RIS3 Arbeitskreissitzung „Nachhaltige Energie und Ressourcenverwendung“, Arena Erfurt
15.11.2018 – 7. ThEGA-Forum: Energiewende – jetzt erst recht!, Arena Erfurt
25.10.2018 – Energy Solutions, Institut für Angewandte Bauforschung, Weimar
12.09.2018 – H2-Well und die Region Coburg, Kongresshaus Rosengarten, Coburg
31.08.2018 – H2-Well Gruppenworkshop, Hotel am Schloß, Apolda
29.06.2018 – Deutsche Akademie für Städtebau und Landesplanung (DASL) Sommerexkursion, Rathaus Sonneberg
15.06.2018 – RIS3 Arbeitskreissitzung „Nachhaltige und intelligente Mobilität und Logistik“, KNV Logistik GmbH, Erfurt
24.05.2018 – RIS3 Arbeitskreissitzung „Nachhaltige Energie und Ressourcenverwendung“, Institut für Angewandte Bauforschung, Weimar
17.05.2018 – Auftakt H2-Well: Wasserstoffquell- und Wertschöpfungsregion Main-Elbe-LINK, Schloßberghotel, Sonneberg
20.02.2018 – HYPOS-Dialog „Wasserstoff in der Anwendung“, Leipziger KUBUS, Leipzig
Die koordinierenden Bündnispartner
SolarInput e.V.
Dr. rer. oec. Sabine Schmidt
Gustav-Tauschek-Straße 2, 99099 Erfurt
KUMATEC Hydrogen GmbH & Co. KG
Dr.-Ing. Joachim Löffler
Industriestraße 14, 96524 Neuhaus-Schierschnitz
Bauhaus-Universität Weimar
Jun.-Prof. Dr. Mark Jentsch
Coudraystraße 7, 99423 Weimar
Wir suchen den Austausch mit Akteuren aus allen gesellschaftlichen Bereichen der Wirtschaft, Forschung und Entwicklung, kommunalen Infrastruktur, Bildung, Politik und Kultur, um gemeinsam mit uns die Wasserstoffregion H2-Well zu entwickeln und zu gestalten.