Vor Helgoland hat im Oktober ein weltweit einmaliges Forschungsschiff geankert: 60 Meter lang, 15 Meter breit, an Bord eine komplette Power-to-X-Prozesskette. Die schwimmende Plattform des Projekts PtX-Wind im Wasserstoff Leitprojekt H2Mare der Bundesregierung ist das erste Versuchskraftwerk, das Windstrom direkt auf See in Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe umwandelt. Entwickelt wurde sie unter der Leitung von Professor Roland Dittmeyer vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT): „Wir wollen zeigen, dass sich Energie dort umwandeln lässt, wo sie entsteht – und damit einen Baustein für eine unabhängige, nachhaltige Energieversorgung schaffen.“ Nach Abschluss des Transports und der Verankerung läuft nun die Testphase – ein Schritt, der zeigen soll, ob Energieproduktion künftig auch ohne Landanschluss funktionieren kann. Die Forschenden wollen dabei nicht nur technische Grenzen ausloten, sondern auch verstehen, wie sich solche Anlagen in künftige Energie- und Logistikketten integrieren lassen. Die Vision: Offshore-Windparks, die nicht nur Strom liefern, sondern ganze Produktionsprozesse antreiben.
Strom direkt auf dem Meer weiterverarbeiten
Windparks in der Nordsee liefern enorme Energiemengen, doch oft kann der Strom nicht vollständig genutzt werden. Die Leitungen an Land sind ausgelastet, der Netzausbau teuer und langwierig. Immer wieder müssen Windräder gedrosselt oder abgeschaltet werden, obwohl genügend Wind weht. PtX-Wind verfolgt deshalb einen anderen Ansatz: Statt Strom über weite Kabel ans Festland zu leiten, soll er direkt auf dem Meer weiterverarbeitet werden – zu Wasserstoff und E-Fuels, synthetischen Kraftstoffen auf Basis erneuerbarer Energie, die sich speichern, lagern und transportieren lassen. Der Vorteil liegt auf der Hand: Energie, die heute ungenutzt bleibt, könnte künftig als chemischer Energieträger in Häfen, Raffinerien oder der Industrie ankommen.
Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderte Projekt vereint 23 Partner aus Forschung und Industrie. Sie wollen die gesamte Wertschöpfungskette abbilden – von der Stromerzeugung über die Umwandlung bis zum Transport. PtX-Wind ist eines der Wasserstoff-Leitprojekte der Bundesregierung und ist in vier Verbundprojekte gegliedert: Offgrid-Wind, H2-Wind, PTX-Wind und Transfer-Wind. Sie untersuchen, wie sich Windenergie, Elektrolyse und chemische Umwandlung koppeln lassen. Während sich Offgrid-Wind mit autarken Wind-Elektrolyse-Systemen befasst und H2-Wind auf reinen Wasserstoff fokussiert, entwickelt Dittmeyers Team im Teilprojekt PtX-Wind die nächste Stufe – die Herstellung flüssiger Folgeprodukte wie Methanol, Ammoniak oder synthetischer Kraftstoffe. Transfer-Wind wiederum verknüpft die Forschung mit rechtlichen und ökonomischen Fragen und sorgt für den Wissenstransfer in Richtung Industrie.
Wie stabil läuft die Technik auf See?
Die Plattform gilt als Prototyp und wird vor Helgoland unter realen Offshore-Bedingungen getestet. Sie ist eine Forschungsanlage, keine ausgereifte Produktionsstätte. Auf See prüfen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie sich Bewegung, Salz und Feuchtigkeit auf die Anlagen auswirken und wie stabil sich Prozesse steuern lassen, wenn Wind und Wellen schwanken. Die Plattform liegt in der geschützten Außenreede Helgoland verankert, zwischen Hauptinsel und Düne. Drei Schlepper und erfahrene Seeleute begleiteten das Manöver – Neuland für die Wissenschaft. Auch für die Forschenden an Bord ist die Arbeit auf See durchaus herausfordernd. „Wir lernen gerade, was es bedeutet, Verfahrenstechnik auf schwankendem Untergrund zu betreiben“, sagt Dittmeyer.
„Wir müssen herausfinden, wie zuverlässig die Anlagen bei Seegang reagieren – und wie sie sich im Zusammenspiel regeln lassen“, erklärt er. Die Anlage deckt die komplette Power-to-X-Kette ab: Meerwasser wird entsalzt, der Strom aus Windenergie treibt eine Elektrolyse an, die Wasserstoff erzeugt. Dieser wird anschließend mit Kohlendioxid aus der Luft zu synthetischen Kraftstoffen verbunden. Getestet werden unter anderem Korrosionsschutz, Energiepuffer und Sicherheitssysteme.
Wirtschaftlichkeit hängt von Stromkosten ab
Erste Simulationen und Tests an Land deuten darauf hin, dass die Kopplung von Windkraft und Elektrolyse wirtschaftliche Vorteile haben kann – vorausgesetzt, die Stromkosten sinken. „Technisch bekommen wir fast alles in den Griff. Die Frage ist nur, zu welchem Preis“, so Dittmeyer. In klassischen Offshore-Parks werden bis zu 20 Prozent der Energie abgeregelt, wenn das Netz überlastet ist. Eine direkte Umwandlung in Wasserstoff oder E-Fuels könnte diese Überschüsse künftig nutzbar machen.
Wenn die Ergebnisse ausgewertet sind, sollen Konzepte für eine dauerhafte Offshore-Forschungsinfrastruktur entwickelt werden. Ob daraus später industrielle Plattformen entstehen, ist offen. Denkbar wäre zum Beispiel, bestehende Öl- oder Gasplattformen umzurüsten, um dort Wasserstoff oder E-Fuels zu produzieren. „Wenn dieses Projekt gelingt, macht uns das ein Stück unabhängiger von Importen grüner Energieträger“, sagt Dittmeyer. „Das Potenzial der Nordsee ist enorm – für Deutschland und ganz Europa.“
Für die Forschenden ist die Plattform vor Helgoland mehr als ein technischer Versuchsaufbau. Sie ist Symbol für den Aufbruch in eine neue Phase der Energiewende – weg von zentralen Netzen, hin zu flexiblen Produktionsorten. Die Erfahrungen aus PtX-Wind könnten später auch in andere Regionen übertragen werden, etwa in Wüstengebiete mit starker Sonneneinstrahlung oder in windreiche Meeresregionen wie den Südatlantik. Noch ist offen, ob aus der Versuchsanlage eines Tages eine industrielle Produktion wird. Klar ist jedoch: Ohne solche Demonstratoren bleibt die Energiewende Theorie. Wenn die Plattform in den kommenden Monaten kontinuierlich Daten liefert, bringt sie Antworten auf eine zentrale Frage näher: Wie viel Zukunft steckt im Wasserstoff vom Meer?
