Wasserstoff speichern - Warum?
Wasserstoff in großen Mengen speichern zu können bedeutet Erneuerbare Energiequellen flexibel verfügbar zu machen. Das ist wesentlich für ein dekarbonisiertes Energiesystem in der Zukunft und den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft in Deutschland. Seit Jahrzehnten nutzen wir Großspeicher für die sichere Speicherung von Erdgas. Mit dem Projekt HPC Krummhörn erproben wir, Wasserstoff untertage in Kavernen zu speichern.
Der Hintergrund
Die Speicherung von Wasserstoff in Salzkavernen wird bisher nur vereinzelt in den USA und in UK angewendet. Insbesondere für den operativen Betrieb mit zyklischer Ein- und Ausspeicherung liegen in Deutschland noch keine ausreichenden Erfahrungen vor. Es gibt von Seiten der Hersteller keine ausreichenden Spezifikationen bezüglich Materialverträglichkeit sowie Zertifizierungen für den Betrieb mit Wasserstoff. Aus diesem Grund untersuchen wir geologische Bedingungen, genauso wie sämtliche Anlagenteile auf ihre Verträglichkeit hinsichtlich Wasserstoffs in einer eigens dafür hergestellten Pilotkaverne. Die hier gewonnenen Erfahrungen sollen dann die Basis für größer skalierte Projekte und die Grundlage für die Errichtung weiterer, dann kommerzieller, Wasserstoffkavernen an anderen Standorten bilden.
Projektbeschreibung
- Eröffnung der Demonstrationsanlage im Jahr 2024
- Speichervolumen von bis zu 500.000 Nm³ Wasserstoff - entspricht 1,8 GWh
- Testen des Betriebs und der Technologie der 100%igen H2-Speicherung in realer Umgebung
- Verständnis der Genehmigungsverfahren und -anforderungen
- Untersuchung von Materialien, unterirdischen und oberirdischen Installationen und der Funktionalität einzelner Komponenten im H2-Speicherbetrieb
- Entwicklung einer Speicherlösung für erneuerbaren Wasserstoff im kommerziellen Maßstab
Prozessablauf
Bewertung des Status der Bohrung und Durchführung eines zweistufigen Gasdichtheitstests
Für die Erstellung der H2 Pilotkaverne nutzen wir die vorhandene Speicherbohrung K6. Vor Beginn der Arbeiten auf dem Kavernenplatz, untersuchen wir die bestehenden Komponenten der Bohrung in verschiedenen Materialtests auf ihre Eignung für einen Wasserstoff-Speicherbetrieb. Zunächst stellen wir mit einer Workover-Anlage den Zugang zum offenen Bohrloch wieder her und schaffen einen definierten durchgängigen Bohrlochdurchmesser in dem unverrohrten Bereich des Bohrlochs, der zum Testbereich gehört. Zusätzlich unterziehen wir die Bohrung einem zweistufigen Gasdichtheitstest mit den Testmedien Stickstoff und Wasserstoff.
Schaffung einer Kaverne durch Aussolung
Während der Solphase erstellen wir eine Pilotkaverne mit einem geometrischen Hohlraumvolumen von ca. 3.000 m³ im unteren Bereich der Bohrung. Diese Konfiguration erlaubt eine mögliche spätere Nachsolung zur Vergrößerung der Kaverne, um die Kaverne nach der Pilotphase kommerziell für die Wasserstoffspeicherung nutzen zu können. Für die Phase der Aussolung werden die erforderlichen soltechnischen Installationen eingebaut und die Kaverne über das Feldleitungssystem an die Solstation angeschlossen. Um die Kavernenform gezielt zu entwickeln, verwenden wir Stickstoff als Blanket-Medium.
Wasserstoff-Dichtheitstest und Einbau einer Wasserstoffspeicher-Komplettierung
Nach Erstellung der Pilotkaverne werden die soltechnischen Installationen ausgebaut und die Kaverne einem erneuten Dichtheitstest mit dem Medium Wasserstoff unterzogen. Dabei entspricht der Testdruck dem späteren Speicherbetriebsdruck. Anschließend rüsten wir die Kaverne für den Wasserstoffbetrieb um. In diesem Zusammenhang installieren wir u.a. eine Wasserstoff-Förderrohrtour mit untertägigen Spezialkomponenten und einen Wasserstoff-Bohrlochkopf. Obertägig verbinden wir die Kaverne über das Feldleitungssystem mit der Speicherstation, wo die Wasserstoff-Speicherkomponenten aufgebaut werden.
Wasserstoff-Erstbefüllung und anschließende Pilot-Speicherung
Zur Bewertung der verschiedenen geplanten Untersuchungen, der Betriebsbedingungen und der Wasserstofftauglichkeit der Komponenten, installieren wir entsprechende Messapparaturen. Nach Inbetriebnahme aller Komponenten, befüllen wir die Kaverne dann erstmalig mit Wasserstoff. Die zu diesem Zeitpunkt noch in der Kaverne befindliche Sole wird durch den Wasserstoff verdrängt und über einen Soleentleerungsstrang zutage gefördert. Nach vollständiger Befüllung wird der Soleentleerungsstrang mit einer sogenannten Snubbing-Anlage unter Druck aus der Kaverne ausgebaut. Anschließend beginnt die Betriebsphase der Wasserstoff Pilotkaverne.
Projekt Meilensteine
Förderbescheid
Nach einer Machbarkeitsstudie bewilligte Niedersachsens Umweltminister Olaf Lies am 25. Juli 2022 Fördermittel in Höhe von 2,375 Mio. € für Unipers Wasserstoff-Pilotprojekt in Krummhörn und bezeichnete es als ‚einen wichtigen Baustein der Energiewende…
Mechanischer Integritätstest
Von April bis Juni 2023 wurde an der bestehenden Bohrung mit den Medien Wasserstoff und Stickstoff ein erster Gasdichtheitstest erfolgreich durchgeführt.
Schaffung einer Kaverne durch Aussolung
Massive unterirdische Salzablagerungen wurden über 8 Wochen (Januar - März 2024) gesolt und bildeten eine 3.000 m³ große Kaverne (30 m hoch, 16 m Durchmesser). Sie kann nahezu 500.000 Nm³ Wasserstoff speichern – das entspricht etwa 1,8 GWh.
Installation der Komplettierung
Von April bis Mai 2024 fand eine Aufwältigung statt, bei der die Sole-Rohre entfernt und die wasserstoffkompatible Komplettierung installiert wurde.
Eröffnung
Der niedersächsische Wirtschaftsminister Olaf Lies eröffnete mit Michael Lewis, CEO Uniper und weiteren Ehrengästen im August 2024 die Anlage.
Funktionalitätstest
Oktober 2024: Nach Einbau wasserstofftauglicher Komponenten wurden ein zweiter Gasdichtheitstest mit Wasserstoff erfolgreich durchgeführt.
Umwidmung Feldleitung
Von Januar 2025 bis Januar 2026 wurde eine Feldleitung, die zuvor für den Transport von Erdgas genutzt wurde, umfassend analysiert, geprüft, umgerüstet und für die Verwendung von Wasserstoff zertifiziert.
Fertigstellung der obertägigen Anlagen
Dezember 2025: Auf dem Betriebsgelände der ehemaligen Erdgasspeicheranlage wurde der Aufbau der obertägigen Anlagen für die Speicherung von Wasserstoff, einschließlich der Wasserstofftrocknung, abgeschlossen – wir sind bereit für den Testbetrieb!