Grünes Gas aus dem Offshore-Windpark

Windräder auf See könnten künftig ohne teuren Anschluss ans Stromnetz auskommen. Möglich wird das durch Power-to-Gas: die Umwandlung von Strom in Wasserstoff. Auch die Wärme- und Verkehrswende könnten davon profitieren.

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Umspannplattformen wie hier im Offshore-Windpark Arkona vor Rügen sammeln den Strom der Windräder und schicken ihn zum Festland. Würde der Strom direkt auf See in Wasserstoff umgewandelt, wären sie überflüssig.

Von Steven Hanke

Kaum ein Thema beschäftigt die deutsche Energiebranche derzeit so wie das „100-Tage-Gesetz“. Kommt es überhaupt noch? Werden aus den 100 vielleicht 1000 Tage? Die Spannung ist deshalb so groß, weil die Bundesregierung versprochen hatte, mit dem Gesetz diverse Weichen im Energierecht neu zu stellen. Vor allem wollte sie die in Aussicht gestellten Sonderausschreibungen für die Wind- und die Solarenergie regeln.

Eine weitere im 100-Tage-Gesetz geplante Reform ist etwas in den Hintergrund gerückt. Dabei hätte sie für die Offshore-Windkraft geradezu revolutionäre Bedeutung. Künftig soll es nämlich erlaubt sein, Windräder auf See auch dann zu bauen, wenn sie nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.

Was zunächst unsinnig klingen mag, könnte in der Praxis eine neue Stufe bei der Umsetzung der Energiewende bedeuten. Der Windstrom soll nämlich noch vor Ort auf hoher See zur Produktion von Wasserstoff verwendet werden – ein Verfahren, das als Power-to-Gas bekannt ist. Dafür würden sogenannte Elektrolyseure in den Offshore-Windparks installiert, die Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten.

Windstrom könnte als Gas an Land gebracht werden – per Schiff oder in Rohren

Was mit dem Wasserstoff anschließend passiert, lässt der Gesetzesentwurf offen. Die sicherlich naheliegendste Option wäre, ihn per Schiff oder das gut ausgebaute Gaspipelinenetz in der Nord- und Ostsee abzutransportieren.

Es kursieren aber auch andere Ideen. Der Wasserstoff könnte beispielsweise autonome Unterwasserroboter mit Brennstoffzelle antreiben, die bei der Inspektion und Wartung von Windradfundamenten zum Einsatz kommen. Als Abnehmer wären auch die energiehungrigen Öl- und Gasbohrplattformen in der Nordsee denkbar – was dem Grundgedanken der Energiewende natürlich zuwiderliefe.

Im Gesetzesentwurf ist die Passage über Offshore-Windparks ohne Netzanschluss bewusst allgemein formuliert. Denn noch ist die ganze Bandbreite möglicher Einsatzgebiete von auf See erzeugtem Wasserstoff nicht absehbar. Eine zu genaue Formulierung im Gesetz könnte dieses Feld unnötig einengen.

Windparks ohne Stromanschluss belasten das Netz nicht: Ein Vorteil beim Ausbau

In der Energiebranche wächst seit rund zwei Jahren das Interesse an Offshore-Windparks ohne Netzanschluss. Aus Sicht der Betreiber bieten sie gleich zwei Vorteile. Zum einen könnten sie das Problem des schleppenden Ausbaus der Stromnetze entschärfen. Die jahrelangen Verzögerungen beim Bau von Trassen wie Suedlink sind eines der Haupthindernisse für den Ausbau der Windenergie auf See. Wenn allerdings nicht die gesamte Energie, die von Deutschlands Offshore-Windparks erzeugt wird, in die engen Leitungen fließt, würden sie nicht zusätzlich belastet.

Bürger protestieren gegen die geplante Suedlink-Trasse — dpa

Protest gegen den Verlauf der Suedlink-Trasse: Die Stromautobahnen von Nord- nach Süddeutschland sind umstritten, ihr Bau verzögert sich um Jahre.

Zum anderen könnte der Verzicht auf einen Netzanschluss den Bund dazu bewegen, von der viel kritisierten Deckelung der Offshore-Windkraft abzurücken. Der Gesetzentwurf stellt klar, dass die installierte Leistung der leinenlosen Windparks nicht auf das staatlich vorgegebene Ausbauziel für die Offshore-Windenergie angerechnet werden soll. Der Weg zum Bau zusätzlicher Windräder wäre damit theoretisch frei.

Die Betreiber müssten ohne Subventionen auskommen. Einige schaffen das schon

Auf der anderen Seite erhalten sie allerdings auch keine Vergütung und dürfen nicht an den staatlichen Ausschreibungen teilnehmen. Das ist aber zu verschmerzen. Denn wenn solche Projekte in einigen Jahren tatsächlich in Betrieb gehen sollte, gibt es vermutlich ohnehin keine Förderung mehr.

Schon heute kommen einige geplante Windparks kommen ohne finanzielle Unterstützung des Bundes aus. Und zumindest eine Forschungsförderung könnte es trotzdem geben. Im neuen Energieforschungsprogramm plant der Bund großformatige Pilotprojekte im Bereich Power-to-Gas. In diesen „Reallaboren“ könnte der Strom für die Elektrolyse zeitlich befristet von Umlagen und Netzentgelten befreit werden. Diese Abgaben sind der Grund, warum sich Power-to-Gas-Modelle bislang wirtschaftlich kaum rentieren.

Für die Erzeugung von Wasserstoff mithilfe von Offshore-Windparks sprechen aber noch zwei weitere Punkte: Es lässt sich viel einfacher speichern als Strom. Und er bietet die Möglichkeit, die Sektoren Strom, Wärme, Verkehr und Industrie zu koppeln und so die CO₂-Emissionen insgesamt zu senken. Gerade die chemische Industrie und der Schwerlastverkehr bleiben auf lange Sicht auf flüssige Energieträger angewiesen.

Ein Vergabeverfahren ist nicht geplant. Wer zuerst kommt, mahlt zuerst

Wenn das 100-Tage-Gesetz wie angekündigt in diesem Herbst kommt, könnte es theoretisch bald losgehen mit den Windparks ohne Netz. Derzeit erstellt das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) als Genehmigungsbehörde einen Flächenentwicklungsplan, in dem sie Ende Juni 2019 die nötigen Areale ausweisen würde. Sie müssten laut dem Gesetzentwurf eine Fläche von mindestens 40 und höchstens 70 Quadratkilometer haben.

Das würde ausreichen, um Windräder mit bis zu 1000 Megawatt Gesamtleistung zu errichten. Die zur Verfügung gestellte Fläche könnte weiter steigen, wenn die Nachfrage groß sein sollte. In dem Fall wird vielleicht auch ein Vergabeverfahren notwendig. Bis es soweit ist, gilt das Windhundprinzip: Wer am schnellsten einen Antrag stellt, kommt als erster zum Zug.

In der Ostsee ist ein Windtestfeld geplant – auch zur Erzeugung von Wasserstoff

Konkrete Vorstellungen gibt es bereits in Mecklenburg-Vorpommern. Vor der Küste von Rostock-Warnemünde ist ein Testfeld für Windräder geplant, bei dem es auch um Power-to-Gas gehen soll. Auf Drängen der Landesregierung in Schwerin hatte die Bundesregierung ein solches Testfeld im Koalitionsvertrag zugesagt.

Die Passage im 100-Tage-Gesetz zielt dem Vernehmen nach in erster Linie darauf ab, die rechtlichen Grundlagen dafür zu schaffen. Bislang scheiterten Pläne für ein solches Testfeld daran, dass die Netzanbindung gesetzlich nicht geregelt ist. In den Netzentwicklungsplänen bis 2030 ist sie nicht vorgesehen.

Unsere Überzeugung ist, dass eine rein elektrische Dekarbonisierung des Energiesystems mühselig und teuer wird

Wilfried Breuer, Tennet-Vorstand

Selbst der für die Nordsee zuständige Netzbetreiber Tennet ist ein bekennender Befürworter der Idee, mit Offshore-Windstrom Wasserstoff zu produzieren. Zwar besteht das Geschäftsmodell von Tennet eigentlich darin, möglichst viele Netze zu bauen. Doch vor allem die Bürgerproteste verhindern, dass der dringend notwendige Netzausbau an Land vorankommt.

„Unsere Überzeugung ist, dass eine rein elektrische Dekarbonisierung des Energiesystems mühselig und teuer wird“, sagte Tennet-Vorstand Wilfried Breuer zu EnergieWinde.

Power-to-Gas ist seiner Ansicht nach sogar eine realistische Alternative zum Bau der umstrittenen Gleichstromtrassen nach Süddeutschland. Er verweist auf die Transportkapazität der bestehenden Nord-Süd-Gaspipelines von umgerechnet 30.000 Megawatt. „Das ist 15-mal die Leistung von Suedostlink“, sagt er.

In den Niederlanden führt Tennet schon konkrete Gespräche mit dem Stahlkonzern Tata Steel in Ijmuiden. Der will 2025 Offshore-Windstrom zunächst anlanden, um ihn dann in Wasserstoff umzuwandeln und den hohen Koksverbrauch eines Stahlwerks zu ersetzen.

Tennet geht sogar noch einen großen Schritt weiter. Der Konzern verfolgt mit ausländischen Partnern die Idee, inmitten der Nordsee eine künstliche Insel aufzuschütten und in deren Umfeld Windräder mit bis zu 120.000 Megawatt Gesamtleistung zu errichten. „Solch große Mengen lassen sich sinnvollerweise nur in Kombination mit Power-to-Gas übertragen“, räumt Breuer ein.

Ob die Elektrolyse an Land oder auf See vorteilhafter ist, muss sich noch zeigen

Am Ende würde womöglich nur 30.000 bis 50.000 Megawatt direkt in Form von Strom transportiert. Der Rest der Energie flösse als Wasserstoff oder synthetisches Methan durch die vorhandene Erdgasinfrastruktur mit Pipelines und Speichern. Synthesegas entsteht durch die Verbindung durch Wasserstoff und CO₂.

Ein Befürworter der Verbindung Offshore-Wind und Power-to-Gas ist auch der dänische Energieversorger Ørsted. Das Unternehmen, das auch hinter Energie-Winde steht, sieht darin vor allem ein Modell für die Sektorenkopplung und die Versorgung der Industrie.

Allerdings plädiert Ørsted dafür, den Wasserstoff anfangs an Land zu erzeugen. Das hieße, der Strom würde weiter per Leitung abtransportiert und dann umgewandelt. Berechnungen von Ørsted ergaben, dass das vorerst der kostengünstigere und sichere Weg sei. Der Strom sollte über eine separate Leitung an Land fließen. Aus Effizienzgründen sollte die der Windparkbetreiber mit übernehmen.

Unabhängig davon, welches Konzept sich am Ende als besser herausstellt – sicher scheint, dass Wasserstoff künftig eine größere Rolle in der Energiewende spielen wird. Die Weichen dazu dürfte das 100-Tage-Gesetz stellen. Wenn es denn endlich fertig wird.