Wie eine schwimmende Wasserstofffarm China der sauberen erneuerbaren Energie näher gebracht hat

Ein Team chinesischer Forscher ist der Suche nach sauberer, erneuerbarer Energie durch die Umwandlung von Meerwasser in Wasserstoff und Sauerstoff einen Schritt näher gekommen.

Die Entwicklung einer Offshore-Plattform, die sowohl Wind- als auch Solarenergie nutzte, war der erste erfolgreiche Versuch, Meerwasser ohne Entsalzung zu nutzen, und wurde vom Forscher Xie Heping von der Universität Shenzhen und der staatlichen Dongfang Electric Corporation geleitet.

Die Plattform mit dem Namen „Dongfu Number One“ liegt in den Gewässern im Südosten Chinas vor der Küste der Provinz Fujian vor Anker und ist in der Lage, hohen Wellen und Böen bis zur Stärke 8 auf der Beaufort-Skala standzuhalten.

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„Während seines Erstbetriebs im Mai wurde ein zehntägiger Dauerbetrieb erfolgreich abgeschlossen, was einen vielversprechenden Start für die Aussicht auf eine Offshore-Wasserstoffproduktion mit erneuerbarer Energie darstellt“, berichtete die staatliche Nachrichtenagentur Xinhua am 3. Juni.

Die 63 Quadratmeter große Plattform kombiniert ein Wasserstoffproduktionssystem mit einem stabilen Offshore-Windenergieversorgungssystem. Durch die Kombination der beiden Komponenten schufen die Forscher eine umweltfreundliche schwimmende Farm, die Meerwasser zu Wasserstoff elektrolysiert, ohne unerwünschte Nebenwirkungen oder Umweltverschmutzung zu verursachen.

„Dieses Demonstrationsexperiment bestätigte nicht nur die Anti-Interferenz-Fähigkeit des Geräts, sondern lieferte auch wertvolle Daten. Das Projekt ist ein beispielhafter Fall des Übergangs von akademischen Errungenschaften zur Industrialisierung“, heißt es in dem Bericht.

Xies Team – die Entwickler der Wasserstoffproduktionstechnologie im Kern der Plattform – veröffentlichte im November erstmals einen Artikel über den Prozess in der Fachzeitschrift Nature.

Aufgrund der Komplexität seiner Zusammensetzung ist die Arbeit mit Meerwasser komplex. Es ist voller Mikroorganismen und Schwebeteilchen, was häufig zu einer geringen Effizienz der Elektrolyse führt und gleichzeitig die Lebensdauer der Geräte verkürzt.

Frühere Projekte – etwa in den Niederlanden und in Deutschland – setzten oft darauf, zunächst Meerwasser zu entsalzen und das Süßwasser dann für die Wasserstoffproduktion zu nutzen.

Dieser Ansatz erhöht jedoch die Komplexität des Prozesses – er erfordert umfangreiche Entsalzungsausrüstung und große Landressourcen, was sowohl die Kosten der Wasserstoffproduktion als auch die Schwierigkeit beim Aufbau eines Projekts erhöht.

Seit den 1970er Jahren suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, Wasserstoff durch direkte Elektrolyse von Meerwasser herzustellen. Die von Xies Team angebotene Lösung wurde vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie als einer der zehn größten wissenschaftlichen Fortschritte Chinas im Jahr 2022 anerkannt.

Die Dongfang Electric Corporation trug unterdessen dazu bei, die Produktion der Technologie zu industrialisieren, um eine stabile Versorgung mit Offshore-Windenergie sicherzustellen. Angetrieben von einer 10-Megawatt-Windkraftanlage und ausgestattet mit einem 28-Kilowatt-Energiespeichersystem hielt die schwimmende Elektrolyseplattform zehn Tage lang die Wasserstoffproduktion mit einem Faraday-Wirkungsgrad von fast 100 Prozent aufrecht, sagten die Forscher.

Selbst unter diesen Bedingungen blieben Leistung und Energieverbrauch der Plattform mit Laborbedingungen vergleichbar.

Nach zehn Tagen Betrieb im Meerwasser konnten die Wissenschaftler feststellen, dass das System immer noch eine beeindruckende Ionenabstoßungsrate von mehr als 99,99 Prozent aufrechterhielt und Wasserstoff mit einer Reinheit von mindestens 99,9 Prozent produzierte.

Da keine Entsalzung erforderlich ist, bietet die Plattform darüber hinaus eine kostengünstige Alternative zur aktuellen industriellen Produktion. Die Technologie kostet nur 11,2 Yuan (1,57 US-Dollar) pro Kilogramm Wasserstoff – viel weniger als die aktuellen Mainstream-Kosten der Wasserstoffproduktion aus Erdgas, die zwischen 20 und 24 Yuan pro Kilogramm liegen.

Xie sagte, das Team werde nun versuchen, seine Leistung zu steigern.

„Wir haben erfolgreich erneuerbare Offshore-Energie integriert und eine entsalzungsfreie Elektrolyse von Meerwasser im realen und komplexen Ozean erreicht. Unser Team plant die Entwicklung eines effizienteren Wasserstoffproduktionssystems, das Störungen standhält, und seine Industrialisierung bei globalen Unternehmen voranzutreiben“, sagte Xie .

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