Die Offshore-Wasserstoffproduktion ist ein entscheidender Faktor für die künftige Energiewende, insbesondere in der Nordsee. Eine aktuelle Studie des Helmholtz-Zentrums Hereon untersucht die Auswirkungen dieser Technologie auf die marine Umwelt und bietet wichtige Handlungsempfehlungen für eine nachhaltige Umsetzung. Grüner Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energiequellen wie Windkraft erzeugt wird, spielt eine zentrale Rolle bei der Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe, die derzeit rund 80 Prozent des weltweiten Energiebedarfs decken.
Im Rahmen des deutschen Windenergie-auf-See-Gesetzes (WindSeeG) wird angestrebt, Offshore-Wasserstoffanlagen mit einer Gesamtleistung von bis zu 10 Gigawatt in der Deutschen Bucht zu installieren. Diese Anlagen sollen durch Elektrolyse Meerwasser in Wasserstoff und Sauerstoff umwandeln. Während dieses Prozesses entstehen allerdings Abwärme und Sole, die nach dem aktuellen Stand der Technologie ins Meer eingeleitet werden. Die Hereon-Studie hebt hervor, dass die Abwärme einer 500-Megawatt-Anlage die lokale Wassertemperatur um bis zu 2 Grad Celsius erhöhen kann, was erhebliche Auswirkungen auf die Schichtung des Wassers hat.
Die Forscher verwendeten ein selbst entwickeltes Computermodell, um den potenziellen ökologischen Fußabdruck der Offshore-Wasserstoffproduktion zu analysieren. Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Abwärme einen viel größeren Einfluss auf die Wassertemperatur hat als das Sole-Wasser. Der Temperaturanstieg kann sich auf einen Bereich von 10 Metern um die Produktionsanlage erstrecken und sogar in 1000 Metern Entfernung noch messbare Effekte zeigen. Diese Temperaturveränderungen können die vertikale Schichtung des Wassers, die für die marine Umwelt von entscheidender Bedeutung ist, erheblich beeinflussen.
Die Schichtung des Wassers beschreibt die unterschiedliche Dichte, Temperatur und den Salzgehalt in verschiedenen Wasserschichten. Kälteres, nährstoffreiches Wasser befindet sich in den tiefen Schichten, während wärmeres Wasser an der Oberfläche als Barriere fungiert und den Nährstofftransport zwischen den Schichten beeinflusst. Ein Anstieg der Wassertemperatur durch die Abwärme könnte somit die Produktivität des Phytoplanktons beeinträchtigen, das als Grundlage der marinen Nahrungskette dient.
Um die negativen Auswirkungen der Wasserstoffproduktion auf die marine Schichtung zu minimieren, empfehlen die Autoren der Studie dezentrale Produktionslösungen. Anstatt eine große Elektrolyse-Anlage auf einer Plattform zu installieren, könnten mehrere kleinere Elektrolyseure an verschiedenen Standorten Wasserstoff erzeugen. Zudem könnte der Eintrag der Nebenprodukte über die gesamte Wassersäule verteilt werden, um die Auswirkungen auf die Temperatur zu verringern. Technologische Innovationen zur Reduzierung der Abwärme könnten ebenfalls in Betracht gezogen werden.
Die Erkenntnisse dieser Studie sind von großer Bedeutung für die Planung und Umsetzung von Offshore-Wasserstoffprojekten. Wissenschaftler betonen die Notwendigkeit weiterer Studien, um verschiedene Technologien und deren Auswirkungen auf die Ökosysteme genauer zu untersuchen. Das Helmholtz-Zentrum Hereon verfolgt mit seiner Forschung das Ziel, eine nachhaltige Zukunft zu gestalten und den Erhalt einer lebenswerten Umwelt zu fördern. Rund 1000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter arbeiten an innovativen Lösungen, um Resilienz und Nachhaltigkeit zu erhöhen.
Insgesamt zeigt die Hereon-Studie, dass die Offshore-Wasserstoffproduktion zwar ein vielversprechender Schritt in Richtung einer umweltfreundlicheren Energiezukunft ist, jedoch auch sorgfältig geplant und überwacht werden muss, um negative Auswirkungen auf die marine Umwelt zu vermeiden. Der interdisziplinäre Ansatz, der experimentelle Studien, Modellierungen und digitale Technologien vereint, könnte dabei helfen, die Herausforderungen der Energiewende anzugehen und gleichzeitig die Gesundheit der Ozeane zu schützen.
