HYBRIT: Bis zu 40 Prozent weniger Kosten dank Wasserstoffspeicher

Fossilfreier Wasserstoff ist eine der Voraussetzungen für die Herstellung von fossilfreiem Stahl. Durch die Speicherung lassen sich die variablen Kosten der Wasserstoffproduktion deutlich – um 25 bis 40 Prozent – senken. HYBRIT ist eine Initiative, die 2016 gemeinsam von SSAB, LKAB und Vattenfall auf den Weg gebracht wurde.

Die Speicheranlage für Wasserstoff war etwa einen Monat lang direkt in den Strommarkt eingebunden. Das Ziel bestand darin, Wasserstoff aus fossilfreiem Strom mit variablem Strompreis zu möglichst niedrigen Kosten zu erzeugen, z. B. zu bestimmten Tageszeiten oder während längerer Zeiträume mit witterungsbedingt hohem Stromaufkommen. SSAB wurde dabei stetig und zuverlässig mit Wasserstoff versorgt. „Obwohl Vattenfalls Optimierung des Handels und Betriebs anhand realer Strompreise in eine Zeit mit geringen Preisschwankungen fiel, waren die Ergebnisse sehr überzeugend. Die Erprobung erfolgte in enger Abstimmung zwischen Hybrit Development und Vattenfall. Bei diesem Praxistest konnten wir in Echtzeit verfolgen, wie viel Geld durch die Nutzung der Speicheranlage eingespart wurde“, so Marie Anheden, Senior Projektmanager bei HYBRIT.Bisher haben alle Forschungsprojekte an dem Wasserstoffspeicher, der sich unweit der HYBRIT-Pilotanlage für fossilfreies Eisen in Luleå befindet, vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Die Bauform selbst hat sich bewährt – für eine schnelle Entleerung und Befüllung ebenso wie für Zeiten geringerer Aktivität. Bei der jüngsten Kampagne zur Senkung des Preises für die Wasserstoffproduktion kamen ein Simulationstool, ein neues Optimierungsmodell und die 100-Kubikmeter-Pilotspeicheranlage für Wasserstoff in Luleå zum Einsatz.

„Diese Ergebnisse sind ebenso spannend wie wichtig, denn Wasserstoff aus fossilfreiem Strom steht im Zentrum der Transformation der Industrie. Die großtechnische Wasserstoffspeicherung macht es in einem Stromsystem mit schwankendem Angebot und variablen Preisen möglich, den Verbrauch flexibel zu gestalten und gleichzeitig die Industrie verlässlicher und kostengünstiger mit Wasserstoff zu versorgen. In großem Stil eingesetzt, kann sich die Wasserstoffspeicherung dämpfend auf Strompreisschwankungen auswirken. Das wiederum würde Investitionen in eine neue Stromerzeugung aus allen fossilfreien Energiequellen begünstigen“, erklärt Mikael Nordlander, der bei Vattenfall den Bereich Industriepartnerschaften leitet.

„LKAB wird die Herstellung von Eisenerzprodukten komplett auf fossilfreien, mit Wasserstoff produzierten Eisenschwamm umstellen, daher sind dies für uns sehr wichtige Ergebnisse. Dafür benötigen wir mehr als eine Million Tonnen Wasserstoff und unser Verbrauch – wenn unser Betrieb im Jahr 2050 vollständig transformiert ist – wird sich auf mehr als 70 TWh fossilfreien Strom pro Jahr belaufen. Es muss sich daher bei den Kosten etwas tun, stellt Stefan Savonen fest, der bei LKAB für die Bereiche Energie und Klima verantwortlich ist.

„Es ist erfreulich, dass die Zusammenarbeit im Rahmen von HYBRIT zu einem weiteren positiven, vorzeigbaren Ergebnis geführt hat. Diese Forschungsinitiative gibt uns Sicherheit und macht zuversichtlich. Wir werden die Entwicklung einer fossilfreien Wertschöpfungskette gemeinsam mit Vattenfall und LKAB weiterverfolgen und der Wasserstoffspeicher und die fossilfreie Energieversorgung sind natürlich wichtige Teile des Ganzen“, so Tomas Hirsch, Direktor Energie und Emissionshandel bei SSAB.

Fakten:

• Probelauf: Die Wasserstoffproduktion mit maximal ca. 5 MW wurde von Vattenfall täglich auf dem Strommarkt angeboten und der Produktionsplan an Hybrit geschickt.
• Die Speicheranlage für Wasserstoff wurde erstmals im Sommer 2022 in Betrieb genommen und wird noch bis 2024 getestet.
• In der Anlage wird die Speicherung von Wasserstoff mit einem bekannten Technologiekonzept, dem sogenannten LRC (Lined Rock Cavern), getestet.
• Der fossilfreie Wasserstoff (grüner Wasserstoff) wird im HYBRIT-Piloten durch Wasserelektrolyse mit fossilfreiem Strom erzeugt.
• Der Speicher ist eine 100-Kubikmeter-Pilotanlage. Es wird dort mit bis zu 250 bar komprimiertes Wasserstoffgas gelagert. Voll ausgelastet, hat die Anlage eine Kapazität von potenziell 100.000 bis 120.000 m³ Wasserstoffgas, das aus 100 GWh Strom umgewandelt worden ist. Das reicht in etwa aus, um ein großes Stahlwerk drei bis vier Tage zu versorgen.
• Die Pilotanlage, eine mit Stahl ausgekleidete Kaverne, liegt etwa 30 Meter unter der Erde.
• Die Eigentümer Vattenfall, SSAB und LKAB haben (zu gleichen Teilen) 200 Millionen SEK investiert, und die schwedische Energieagentur hat das Projekt über das Programm „Industriklivet“ mit etwas mehr als 52 Millionen SEK unterstützt.