LNG-Terminals: Warum Wasserstoff für die Planung unerlässlich ist

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Für den Klimaschutz ist es notwendig, fossile Energieträger zu ersetzen.
Dies wird im Fall von Erdgas aktuell durch den Ukraine-Krieg und die
Abhängigkeit von russischem Erdgas verstärkt. Daher plant die
Bundesregierung den Einsatz von bis zu vier schwimmenden Terminals und den
Bau von zwei stationären LNG-Terminals in Brunsbüttel und in Stade. Der
VDI weist auf den Einbezug einer Wasserstoffnutzung bei der Planung hin.
Warum das so wichtig ist.

In der aktuellen Situation ist der Bau von LNG-Terminals sehr dringlich.
Da es sich hierbei um langfristige Investitionen handelt, spricht sich der
VDI dafür aus, dass sich die Terminals auch für den Import von grünen
Gasen wie zum Beispiel flüssigem Wasserstoff (LH2) nutzen lassen sollten.
Wenn die LNG-Terminals im Winter einen Gasnotstand mit seinen Folgen für
Industrie und Bevölkerung verhindern, sind die Kosten für einen Neubau von
LH2-Terminals im Vergleich dazu jedoch vermutlich gering.

LNG-Terminals: Langfristig denken

Um ein LNG-Terminal auf LH2 umzustellen, ist es vor allem sinnvoll, dass
mindestens die langlebigen Großkomponenten, wie beispielsweise die Tanks
von Beginn an nicht nur für LNG, sondern auch für LH2 geeignet sind. Zu
beachten sind hierbei vor allem die deutlichen Temperaturunterschiede:
Flüssiges Erdgas hat eine Temperatur von minus 163 Grad Celsius und
flüssiger Wasserstoff von minus 253 Grad Celsius.

Die Anforderungen an die thermische Isolierung werden damit deutlich höher
gesetzt. Die Anforderungen an die metallischen Werkstoffe fallen ebenfalls
etwas höher aus, jedoch nicht so dramatisch: Bereits heute werden im LNG-
Bereich Stähle eingesetzt, die sich für Wasserstoff grundsätzlich eignen.
Ist dies jedoch nicht der Fall, kann es zu Versprödungen und Rissen im
Material kommen.

Für die Regasifizierung von flüssigem Wasserstoff benötigt man eine
ähnliche (0,35 MJ/Nm3) Wärme wie bei LNG (0,6 MJ/Nm3), bei einem etwas
niedrigeren Heizwert von Wasserstoff (10,7 MJ/Nm3 versus 35,7 MJ/Nm3 beim
Erdgas). Es würde sich anbieten, die Verdampfer für die Regasifizierung
modular erweiterbar zu gestalten, um die nötige Flexibilität bezüglich der
erforderlichen Wärmeleistung zu erreichen.

Generell wäre es vernünftig, Umgebungswärme (Luft, Seewasser) zur
Anwärmung anstelle der Verbrennungswärme einzusetzen. Für die größeren
kühleren Luft- und Wassermengen muss jedoch die Umweltverträglichkeit
überprüft werden, etwa der Einfluss auf das betroffene Ökosystem. Die
LH2-Kälte ist auch energetisch sehr wertvoll, denn aus dieser Kälte lässt
sich theoretisch 1,7-mal so viel Kälte gewinnen als aus Erdgas (1,3 MJ/Nm3
versus 0,75 MJ/Nm3). Daher sollte man die LH2-Kälte nach Möglichkeit
nutzen, etwa für Prozesskälte-Anwendungen in der Industrie.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Umgang mit dem Boil-off-Gas, welches
durch die LH2-Verdampfung im Speicherbehälter (bedingt durch unvollkommene
thermische Isolation) entsteht. Dieses kann verdichtet und in eine
Pipeline eingespeist werden, die hierbei genutzten Verdichter müssen
ebenfalls wasserstoffgeeignet sein.

LNG-Terminal: Betrieb mit Wasserstoff von Anfang an mit planen

Zusammengefasst lässt sich feststellen, dass ein Terminal, welches für LNG
und später für LH2 genutzt werden kann, am besten gleich so geplant und
gebaut werden muss, als würde es ausschließlich mit flüssigem Wasserstoff
betrieben. Eine spätere Nachrüstung ist zwar möglich, aber wirtschaftlich
nicht sinnvoll, da zu viele Großkomponenten ausgetauscht werden müssten.

Noch ist allerdings nicht klar, in welcher Form Wasserstoff zukünftig
transportiert wird, als LH2 oder alternativ transformiert in Form von
beispielsweise grünem Ammoniak oder grünem Methan. Sofern das Ammoniak
direkt genutzt werden kann, könnte dies Vorteile gegenüber LH2 haben. Wird
das grüne Ammoniak wieder in Wasserstoff transformiert, sind die
Energieverluste so groß, dass dieser Weg zumindest gegenwärtig schlechter
als der LH2-Import abschneidet.

Wenn sich aber in der Zukunft zeigt, dass das Verschiffen in Form von
Ammoniak oder grünem Methan wirtschaftlicher ist, so könnten sich die
zusätzlichen Investitionen für „H2-Readiness“ jedoch auch als
Fehlinvestition erweisen.

Mit der Entwicklung einer Wasserstoffinfrastruktur beschäftigen sich die
Wasserstoff-Leitprojekte TransHyDE und H2Mare. Beide Projekte bestehen aus
weiteren Unterprojekten, die sich mit verschiedenen Themen der
H2-Infrastruktur befassen.