Ein Wasserstoff-Plan für Castrop-Rauxel
Ein Projekt der T!Raum-Initiative H2Raum will Castrop-Rauxel im Ruhrgebiet den Weg zur Wasserstoffstadt weisen. Die Projektpartner arbeiten mit Computermodellen und simulieren Szenarien, um Wirtschaft und Politik zu zeigen, wie sich der Wandel meistern lässt.
Wasserstoff gilt als vielseitiger Energieträger und soll laut Bundesregierung eine Schlüsselrolle beim Erreichen der ambitionierten Energie- und Klimaziele spielen. Für den Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft bietet Castrop-Rauxel, eine Stadt mit rund 76000-Einwohnerinnen und Einwohnern, günstige Bedingungen. Planmäßig soll es 2032 an die rund 9000 Kilometer langen Leitungen des nationalen Wasserstoff-Kernnetzes angeschlossen werden, dem Grundgerüst für eine deutsche Wasserstoffinfrastruktur.
Zugleich gibt es in Castrop-Rauxel Industrie und mittelständisches Gewerbe, die vorrangig Wasserstoff benötigen werden. Dazu gehören beispielweise Betriebe, die besonders hohe Temperaturen oder Dampf für ihre Prozesse benötigen. „Solche Unternehmen decken ihren Energiebedarf heute mit Erdgas und Heizöl. Die Umstellung auf Strom aus schwankenden erneuerbaren Quellen ist bei diesen hohen dauernden Bedarfen besonders schwierig. Hier könnte Wasserstoff eine bedeutsame Rolle spielen. Daraus ließe sich vor Ort sowohl Strom als auch Wärme erzeugen“, sagt Philipp Schroer von der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG.
Die IEG ist einer der Partner des H2Reallabors Castrop-Rauxel. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt fördert dieses Werkstattprojekt des H2Raums seit März 2023 im Rahmen des Programms „T!Raum – Transferräume für die Zukunft von Regionen“. Weitere Partner sind die Westfälische Hochschule, die Gelsenwasser AG und die Stadtwerke Castrop-Rauxel. Gemeinsam wollen sie die Wasserstoffwelt erschließen, indem sie Wissen und Technologien aus der Forschung in Handlungsempfehlungen zur Transformation umsetzen. Dazu müssen sie in enger Abstimmung mit den lokal ansässigen Unternehmen klären: Wer wird in Castrop-Rauxel, das schon 2040 klimaneutral sein will, künftig Wasserstoff in welchen Mengen brauchen, wer wird ihn herstellen, und welche Infrastruktur ist nötig?
Digitales Abbild der Stadtversorgung
Wer einen faktenbasierten Blick in die Zukunft werfen will, benötigt zunächst einmal genaue Informationen über den Ist-Zustand. Daher trugen die Forschenden detaillierte Daten zum heutigen Bedarf an Erdgas, Strom und Wärme sowie zur Energieinfrastruktur in Castrop-Rauxel zusammen. Dabei profitierten sie davon, dass mit der Gelsenwasser AG ein Projektpartner das Gasnetz der Stadt und die Stadtwerke das Wärmenetz betreiben. Zudem flossen Informationen aus einer früheren Studie ein. Zur Verarbeitung dieser Daten erstellten die Forschenden ein Simulationsmodell des städtischen Energiesystems. Dieses Modell ermöglicht die Analyse verschiedener Szenarien auf dem Weg zur Klimaneutralität. Es zeigt, wie sich unterschiedliche Entwicklungen im Energiemix und technische Maßnahmen – etwa der Einsatz von Großwärmepumpen oder der Ausbau der Versorgungsnetze – auf Kosten und CO2-Bilanz auswirken. Ein entscheidender Vorteil: Das Modell ermöglicht es, Sektoren des Energiesystems – Strom, Wärme, Industrie und Verkehr – über verschiedene Energieträger und Technologien miteinander zu koppeln. So bildet es ein möglichst realistisches Gesamtsystem ab und zeigt die Stellen auf, an denen Wasserstoff eingesetzt werden kann.
Großelektrolyse als Geschäftsmodell?
Besonders genau analysiert haben die Forschenden des H2-Reallabors die Situation im Gewerbegebiet Habinghorst. In unmittelbarer Nähe soll der Anschluss an das künftige Wasserstoff-Kernnetz erfolgen. „Alles, was in naher Zukunft in Castrop-Rauxel mit Wasserstoff geschieht, wird sich um diese Anschlussmöglichkeit entwickeln“, sagt Schroer. Dort gibt es auch vorteilhafte Standortoptionen für eine Elektrolyseanlage, die Wasserstoff aus Wasser unter Einsatz von grünem Strom erzeugen könnte. Klaus Mengesdorf, der im Auftrag der Gelsenwasser AG im H2Reallabor arbeitet, hat untersucht, ob sich Bau und Betrieb eines Großelektrolyseurs in Habinghorst wirtschaftlich lohnen würden. Der produzierte Wasserstoff könnte sowohl in das Kernnetz eingespeist als auch direkt an die Betriebe im Gewerbegebiet Habinghorst und in der Stadt geliefert werden. Das vorläufige Fazit: Mehrere Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit sich eine solche Anlage rechnet. Dazu zählen der planmäßige Ausbau von Windkraft und Photovoltaik sowie staatliche Unterstützung bei den Infrastrukturkosten, etwa für den Netzanschluss des Elektrolyseurs. „Zudem muss die Abwärme aus der Elektrolyse genutzt werden“, betont Mengesdorf. Dies wiederum erfordert die Integration in ein übergeordnetes Wärmekonzept und damit letztlich auch in die kommunale Wärmeplanung.
Chancen und Hürden
Ergänzend zu den Computermodellierungen und den wirtschaftlichen Analysen interviewten die Forschenden des H2Reallabors Unternehmensvertreterinnen und -vertreter aus Castrop-Rauxel. Diese standen der Energiewende und der Wasserstoffwirtschaft mehrheitlich positiv gegenüber. Sie kritisierten jedoch unter anderem, Unsicherheiten bei Kosten und Verfügbarkeit von Wasserstoff. Außerdem bezweifelten sie, dass der Netzausbau planmäßig erfolgen wird. Als weitere Hürden der Transformation nannten sie die aufwändigen und langen Genehmigungsverfahren für Anlagen, sowie die Bürokratie bei Förderanträgen. Philipp Schroer: „Wir wollen mit dem H2Reallabor der Wirtschaft beim Überspringen dieser Hürden helfen und werden auf Grundlage sich ergänzender Methoden konkrete Handlungsempfehlungen für die Stadt Castrop-Rauxel erarbeiten.“