China baut erste Wasserstofffabrik auf dem Meer – schwimmende Anlage soll Windstärke 12 überstehen

Der Wind über den Weltmeeren enthält gewaltige Mengen Energie. Bislang muss der Strom aus Offshore-Windparks jedoch über lange Unterseekabel an Land gelangen. China erprobt jetzt einen anderen Weg: Eine schwimmende Wasserstoffanlage soll Windstrom direkt auf dem Meer in Wasserstoff verwandeln. Die 33 Meter breite Plattform kann laut ihren Entwicklern selbst Orkanen der Windstärke 12 standhalten. Ihre Elektrolyseanlage ist darauf ausgelegt, bis zu 90 Kilogramm Wasserstoff pro Stunde zu produzieren.

Hinter dem Projekt „Shenhai Hydrogen No. 1“ stehen unter anderem Forschungsteams der Shanghai Jiao Tong University. Wie die Hochschule mitteilte, kombiniert die Plattform die Herstellung und Speicherung von Wasserstoff mit Technik zur Methanolproduktion. Sie soll damit eine Alternative zum aufwendigen Stromtransport von weit entfernten Offshore-Windparks erproben. Nach Angaben der Entwickler ist es das weltweit erste schwimmende Demonstrationsprojekt dieser Art. Die Anlage wurde inzwischen zu Wasser gelassen. Ob sie unter den rauen Bedingungen auf See zuverlässig und wirtschaftlich arbeitet, muss sich erst zeigen.

Schwimmende Wasserstoffanlage trotzt selbst schweren Stürmen

Die Konstruktion ist 13,5 Meter hoch und soll einem Sturm standhalten, wie er statistisch nur alle 50 Jahre vorkommt. Für den Betrieb gelten allerdings niedrigere Grenzwerte. Das Verankerungssystem ist darauf ausgelegt, die Plattform auch bei Windstärke 10 sicher in Position zu halten. Bei solchen Windgeschwindigkeiten entstehen bereits hohe Wellen, die das Bauwerk erheblich belasten.

Die Entwickler mussten deshalb mehrere Anforderungen gleichzeitig berücksichtigen. Besonders entscheidend sind drei Bereiche:

• Stabilität: Die schwimmende Konstruktion muss starken Winden, hohen Wellen und den ständigen Bewegungen des Meeres standhalten.
• Verankerung: Das Befestigungssystem soll die Plattform auch bei schweren Stürmen zuverlässig an ihrem Standort halten.
• Betriebssicherheit: Elektrolyseure, Speicher und weitere technische Anlagen müssen trotz der Bewegungen sicher funktionieren.

Neue Elektrolysetechnik reagiert schnell auf schwankenden Windstrom

Die Wasserstoffproduktion übernimmt ein gemeinsam mit dem Unternehmen Shanghai Hydrogen Morning New Energy Technology entwickeltes System. Es arbeitet mit der sogenannten PEM-Elektrolyse. Dabei spaltet elektrischer Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Eine spezielle Membran hält die beiden Gase getrennt.

Der Vorteil liegt in der schnellen Regelbarkeit. Nimmt der Wind zu, steht mehr Strom zur Verfügung und die Wasserstoffproduktion kann steigen. Flaut er ab, lässt sich die Leistung reduzieren. Die Entwickler haben dafür unter anderem neue Dichtungen, widerstandsfähige Materialien und eine intelligente Steuerung entwickelt. Sie sollen auch bei wechselnden Belastungen auf See zuverlässig arbeiten.

TÜV Rheinland prüft neue Technik für internationalen Einsatz

Nach Angaben der Shanghai Jiao Tong University erreicht das Elektrolysesystem bei mehreren technischen Eigenschaften international führende Werte. Dazu zählen der Stromverbrauch, die Reinheit der erzeugten Gase und die Reaktionsgeschwindigkeit bei Leistungsänderungen. Vergleichszahlen veröffentlicht die Hochschule allerdings nicht.

Das System hat nach Universitätsangaben Prüfungen durch den TÜV Rheinland bestanden und entsprechende CE-Konformitätsnachweise erhalten. Damit erfüllt es nach Angaben der Entwickler wichtige Voraussetzungen für eine internationale Vermarktung. Wie zuverlässig die gesamte Plattform bei dauerhaftem Betrieb auf See arbeitet, ist damit noch nicht nachgewiesen.

Aus Wasserstoff entsteht auf See ein weiterer Energieträger

Die Plattform soll den erzeugten Wasserstoff auch zu Methanol weiterverarbeiten. Dafür muss Wasserstoff mit einer Kohlenstoffquelle reagieren, beispielsweise Kohlendioxid. Methanol ist bei gewöhnlichen Temperaturen flüssig und lässt sich deshalb einfacher in Tanks lagern und transportieren als gasförmiger Wasserstoff.

Ein Forschungsteam um Professor Hu Haitao entwickelte dafür einen besonders kompakten Reaktor. Die größte technische Herausforderung ist die Wärme, die bei der Methanolherstellung entsteht. Um die Reaktion kontrollieren zu können, optimierten die Wissenschaftler die Kühlung und die Führung der beteiligten Stoffe. Laut Universität verbessert das die chemische Umsetzung und verringert gleichzeitig das Gewicht der Anlage.

Computersimulationen berechnen gefährliche Wasserstofflecks

Wasserstoff ist leicht entzündlich. Entweicht das Gas aus Leitungen oder Speichern, können sich zusammen mit Luft gefährliche Gemische bilden. Auf einer schwimmenden Plattform verändert sich die Ausbreitung zusätzlich durch Wind, Wellen und die Bewegungen der Konstruktion.

Ein Forschungsteam um Lai Shuyue untersuchte deshalb am Computer, unter welchen Bedingungen sich Wasserstoff anreichern kann. Die Berechnungen berücksichtigten verschiedene Situationen:

• Leckstelle und Austrittsmenge: Wo Wasserstoff entweicht und wie schnell sich das Gas ausbreitet.
• Windrichtung und Windgeschwindigkeit: Wie Luftströmungen den Wasserstoff verteilen oder in bestimmte Bereiche transportieren.
• Neigung der Plattform: Wie sich die Bewegungen des Bauwerks auf die Verteilung und mögliche Ansammlungen des Gases auswirken.

Die Ergebnisse helfen dabei, Wasserstoffspeicher und Leitungen sicherer anzuordnen. Außerdem liefern sie Hinweise für die Platzierung von Gassensoren und die Planung von Notfallmaßnahmen.

Wasserstoff könnte lange Unterseekabel teilweise ersetzen

Besonders weit draußen auf dem Meer ist der Transport von Windstrom aufwendig. Offshore-Windparks benötigen leistungsfähige Unterseekabel und entsprechende Anschlüsse an das Stromnetz. Mit zunehmender Entfernung steigen die technischen Anforderungen und die Kosten.

Die chinesische Plattform soll einen anderen Transportweg ermöglichen: Statt die gesamte Energie als Strom an Land zu übertragen, könnte ein Teil davon bereits auf See in Wasserstoff oder Methanol umgewandelt werden. Beide Energieträger lassen sich speichern und grundsätzlich auch per Schiff transportieren.

Ob dieses Verfahren günstiger oder effizienter ist als der direkte Stromtransport, bleibt allerdings offen. Bei jeder Energieumwandlung entstehen Verluste. Angaben zum Gesamtwirkungsgrad, zu den Betriebskosten oder zu dauerhaft erreichten Produktionsmengen liegen bislang nicht vor. Auch die Herkunft des Kohlenstoffs für die Methanolproduktion ist noch nicht geklärt.

Kurz zusammengefasst:

• Wasserstoff direkt auf dem Meer: China hat eine schwimmende Anlage gebaut, die Strom aus Offshore-Windparks in Wasserstoff umwandeln soll, statt ihn über lange Unterseekabel an Land zu transportieren.
• Sturmfest und leistungsfähig: Die 33,1 Meter breite Plattform soll Windstärke 12 standhalten und mit ihrer Elektrolyseanlage bis zu 90 Kilogramm Wasserstoff pro Stunde produzieren können.
• Speicherung und Weiterverarbeitung: Der Wasserstoff soll auf See gespeichert oder zu Methanol verarbeitet werden, doch Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb sind noch nicht nachgewiesen.

Übrigens: Nicht nur Wasserstoff soll künftig direkt auf dem Meer entstehen. Ein schwimmendes KI-Rechenzentrum soll Windstrom vor Ort nutzen und die Wärme seiner Server über die Plattform ans Meerwasser abgeben. Ein erstes Demonstrationsprojekt ist für 2026 vor Norwegen geplant.

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