BMW: Der forcierte Einzug von Wasserstoff in die Industrie

Frank Heunemann ist sich sicher, dass viele Partner für den Wandel in der Energiewirtschaft benötigt werden. „Alle müssen mitspielen, damit der Einstieg in die industrielle Wasserstoffwirtschaft in Deutschland gelingt“, sagte der Geschäftsführer des Fernleitungsnetzbetreibers Nowega kürzlich auf dem Gasbranchenevent 'gat' in Berlin. Die Basis dafür legte die Bundespolitik mit der Vorstellung der Nationalen Wasserstoffstrategie (NWS) im Juni 2020. Diese wird derzeit überarbeitet und an die aktuellen Entwicklungen angepasst.

„Das Grüngasziel muss jetzt von der Ampelregierung klar definiert und gesetzlich geregelt werden. Die jahrelange politische Vernachlässigung von Molekülen, speziell Gasen, gegenüber Elektronen, also Strom, muss ein Ende haben“, fordert Gerald Linke auf der gat. Laut dem Vorstandsvorsitzenden des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfachs e.V. (DVGW) stellt die Umstellung der bestehenden Gasinfrastruktur auf Wasserstoff bei diesem Wandel kein großes Problem dar: „Die Technologien für den Hochlauf klimaneutraler Gase sind vorhanden. Endgeräte und Netzkomponenten wie Druckregler und Ventile sind bereits heute in hohem Maße H2-ready.“

Auch Bestandsgeräte mit Wasserstoff betreiben

Schon heute ist es möglich, Bestandsgeräte und Heizungen mit 20 Prozent Wasserstoff zu betreiben. Moderne Geräte, die als H2-ready gekennzeichnet sind, sind sogar für 100 Prozent ausgelegt und die Gasnetze, sprich die Rohre, sind das kleinste Problem. Gerade in diesen Tagen haben die deutschen Verteilnetzbetreiber dies genau analysiert und regionale Transformationspläne erstellt.

Nach der Einschätzung von Linke wird eine erfolgreiche Energiewende im Wärmesektor, unter anderem auch in der Industrie, nur im Zusammenspiel verschiedener klimaneutraler Energieträger, Infrastrukturen und Technologien gelingen. „Dafür müssen der gesetzliche Rahmen und begleitende Förderprogramme technologieoffen ausgestaltet sein“, fordert Linke. „Insbesondere dürfen wir jetzt nicht im internationalen Wettstreit um Standortattraktivität den Wasserstoffhochlauf verschlafen und dem Irrglauben aufsetzen, dass alles – insbesondere die deutsche Industrie – schon bald mit erneuerbarem Strom aus eigenen Quellen rundum versorgt werden kann.”

Branchenübergreifender Austausch notwendig

Um vom jeweiligen Know-how zu partizipieren, hat der DVGW sogenannte branchenspezifische Fokusgruppen ins Leben gerufen. Dabei will die Gasbranche mit einzelnen Industriesektoren Erfahrungen teilen und offene Fragestellungen identifizieren. „Der branchenübergreifende Austausch muss beschleunigt durchgeführt werden“, sagt Dr. Paschalis Grammenoudis, Leiter Gastechnologien und -anwendungen beim DVGW. Oberstes Ziel ist eine gemeinsame, zukunftsweisende Strategie für eine emissionsarme, wasserstoffbasierte Industrie zu entwickeln.

Dabei will man sich auch an der Ausgestaltung geeigneter regulatorischer Rahmenbedingungen beteiligen. Bislang sind die Fokusgruppen 'Zement' und 'Fahrzeugproduktion' gegründet. Als nächsten sollen die Branchengruppen für 'Stahl', 'Chemie', 'Logistik' und 'Glas' gestartet werden.

Der Maschinenbau steht bereit

Auch auf Seite des Anlagenbaus werden keine größeren Engpässe auf der technologischen Seite erwartet. „Der Maschinenbau steht bereit“, sagte Dr. Dennis Rendschmidt auf der gat. Der Geschäftsführer des VDMA Power Systems beobachtet aufgrund des russischen Angriffskriegs in der Ukraine eine sich gerade verändernde Marktsituation im Bereich Erdgas. Der Bedarf an Energiealternativen sei im Industriebereich deshalb entsprechend groß. Mit Blick auf die grüne Gasoption Wasserstoff gibt sich Rendschmidt durchaus optimistisch: Es würden eigentlich nur noch die passenden Rahmenbedingungen fehlen, etwa für ein entsprechendes Strommarktdesign.

Dem stimmt Tobias Fleiter vom Fraunhofer ISI zu. Die Technologiereife sei soweit gegeben, dass man jetzt hochskalieren könne, konstatierte er auf der Veranstaltung in Berlin. Die Geschwindigkeit der Transformation erhöhe sich dabei mit dem Vorhandensein von grünem Wasserstoff, also dem Wasserstoff, der aus der elektrolytischen Spaltung von Wasser mittels regenerativen Stroms erzeugt wird.

Energiewende drehte sich meist um Energieeffizienz

Nach Fleiters Beobachtung haben sich die Diskussionen um die Energiewende in der Industrie bislang vor allem um Energieeffizienz gedreht. Das ändere sich gerade. „Die Industriewende beginnt mit dem Umbau der Stahlherstellung“, so Fleiter auf dem Branchentreff gat. Vom Hochofen zur Eisenerz-Direktreduktion mit Wasserstoff, lautet das Motto. Bis 2030 haben die großen in Deutschland aktiven Stahlkonzerne – Thyssenkrupp, Arcelor Mittal und Salzgitter – angekündigt, eine Jahresproduktionskapazität von mehr als elf Megatonnen Rohstahl umzustellen. Laut Fleiter entspricht dies etwa einem Drittel der heutigen Hochofenkapazität. Nach seiner Beobachtung zeichnet sich eine größere Nachfrage nach grünem Stahl vor allem in der Automobilindustrie ab.

Vielfältige Wasserstoffanwendungen bei BMW

CO₂-reduzierte Stahlprodukte sind auch bei BMW ein Mittel der Dekarbonisierungsstrategie. Allerdings gehen die Aktivitäten beim bayerischen Automobilkonzern weiter. So setzt man im Werk in Leipzig auch in den Bereichen Logistik und Lackiererei auf Wasserstoff. Laut Dr. Sebastian Fenchel, Leiter des strategischen Projekts 'Grünes Werk' ist die Intralogistik der Türöffner für Wasserstoff. Im Rahmen des 2013 gestarteten Logistikprojekts fahren mittlerweile 130 der insgesamt rund 500 Flurförderzeuge wasserstoffbetrieben durch die Werkshallen in Leipzig. Dabei handelt es sich um Europas größte Intralogistikflotte mit H2-Antrieb, berichtet Fenchel stolz.

Die Transformation in der Intralogistik von der Verbrenner- zur Elektromobilität hat vor etwa 30 Jahren stattgefunden. Der nächste Transformationsschritt ist der von Elektro auf Wasserstoff und Brennstoffzelle. Dies bringt einige Vorteile mit sich. So dauert die Betankung an einer der vier H2-Tankstellen auf dem Werksgelände nur etwa drei Minuten. Dies ermöglicht einen echten 3-Schicht-Betrieb, sorgt für eine reduzierte Fahrzeuganzahl, einen effizienten Personaleinsatz und auch einen wesentlich geringeren Flächenbedarf.

Roboter-Betankungssystem für fahrerlose Transportsysteme

Kürzlich präsentierte BMW ein Roboter-Betankungssystem für die fahrerlosen Transportsysteme. Im Vergleich zur batterieelektrischen Mobilität überwiegen laut Fenchel hier die Prozessvorteile ganz eindeutig die energetischen Nachteile, die unter anderem durch Umwandlungsverluste bei der Erzeugung von Wasserstoff mittels Strom entstehen.

Ein weiterer Schritt in Richtung Dekarbonisierung des Werks Leipzig mittels Wasserstoff ist die Umstellung der Lackiererei, dem Hauptenergieverbraucher am Standort. Als weltweit erstes Automobilwerk pilotiert das BMW-Werk in seiner Lackiererei eine neu entwickelte Brennertechnologie, wobei neben Erdgas auch grüner Wasserstoff genutzt werden kann. Mitte Oktober ging der erste brennstoff-flexible Brenner für einen Lacktrockner in Betrieb.

Dabei kann der Brenner Wasserstoff und Erdgas-Methan sowohl allein als auch im Gemisch verbrennen. Dies ermöglicht eine Umstellung der Brennstoffe im laufenden Betrieb. Ein weiterer Effekt der neuen Technologie ist die Rückverbrennung der entstehenden Abgase. Damit erhöht sich die Energieeffizienz der Anlage um 20 bis 30 Prozent.

Lackiererei auf Wasserstoff umrüsten

Wenn im kommenden Jahr der erste Trocknerstrang mit rund 10 Brennern umgerüstet ist, ist damit ein Energiebedarf von rund 4 GWh verbunden. Laut Plan soll die komplette Lackiererei mit einem Energiebedarf von 53 GWh auf Wasserstoff umgerüstet werden. Um diesen wachsenden Bedarf zu decken, ist für 2024 der Anschluss des Leipziger BMW-Werks an eine H2-Pipeline geplant. Dies soll einen kontinuierlichen Betrieb mit H2 ermöglichen.

Bei einer zielführenden Wasserstoffversorgungsstrategie gibt Fenchel die Losung aus, zunächst lokal zu denken. Der nächste Schritt ist die regionale Anbindung des BMW-Werks an die in der Region Mitteldeutschland entstehende Wasserstoffinfrastruktur. Zusätzlich sei es wichtig, jetzt schon die Zukunft in den Blick zu nehmen mit der langfristigen Anbindung an H2-Importrouten. Unbestritten ist, dass der Wasserstoffbedarf wachsen wird. Mit Blick auf die Gaswirtschaft betont deshalb der BMW-Manager: „Der Kunde steht bereit, was wir brauchen, ist das Rohr und der Wasserstoff.“

überarbeitet von: Dietmar Poll