Grünstrom-Speicher Wasserstoff

Hyrasia One zählt nicht nur zu den zehn größten Projekten für grünen Wasserstoff weltweit, es gehört auch zu den Vorhaben mit der höchsten Planungsreife, nachdem es im Jahr 2024 die vorbereitende Entwurfsphase, die sogenannte Pre-FEED-Phase, erfolgreich abgeschlossen hat. Ab dem Jahr 2032 sollen in Kasachstan, an der Küste des Kaspischen Meers, jährlich zwei Millionen Tonnen grüner Wasserstoff (H₂) und daraus elf Millionen Tonnen grünes Ammoniak (NH₃) entstehen. Fichtner unterstützt dieses Projekt mit zahlreichen Leistungen, von der Überprüfung der anfänglichen Planung über eine Schätzung der Projektkosten bis hin zu detaillierten Studien zu den Auswirkungen auf Natur und Umwelt.

H₂ – ein Schlüssel zur Energiewende

Grüner Wasserstoff gilt als eines der Schlüsselelemente der Energiewende. Doch bislang sind die Kapazitäten zur klimaneutralen Erzeugung von Wasserstoff gering. Daher freuen wir uns bei Fichtner besonders, als Owner’s Engineer und Umweltberater am Projekt Hyrasia One mitzuarbeiten, einem ambitionierten Vorhaben der SVEVIND Energy Group aus Dresden. Dieses plant den Bau von Elektrolyseanlagen mit einer geplanten Jahresproduktion von zwei Millionen Tonnen grünen Wasserstoff im kasachischen Verwaltungsgebiet Mangystau. Die Wahl dieser Region bietet mehrere bestechende Vorteile: Sie ist bereits industriell erschlossen (die Region ist ein Zentrum der Öl- und Gasindustrie Kasachstans) und das für die Elektrolyse benötigte Wasser kann dem Kaspischen Meer entnommen und entsalzt werden. Die erforderliche Wassermenge von 50 Millionen Kubikmetern pro Jahr ist, im Vergleich zum Wasserzulauf in das Kaspische Meer, relativ gering und entspricht lediglich 0,016 Prozent – angesichts der positiven Umweltauswirkungen der Einsparung von ca. 11,5 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr*, ein nicht zu vernachlässigender, aber vertretbarer Umfang. Das hat auch die kasachische Regierung so gesehen, als sie im Jahr 2022 mit der SVEVIND Energy Group ein Investitionsabkommen abgeschlossen hat, das u.a. den Zugang zu den Wasser- und Landressourcen sicherstellt.

Da der Kern von Hyrasia One die Erzeugung grünen Wasserstoffs ist, wurde das Fichtner-Team Hydrogen mit dem Projektmanagement bei der Durchführung der Pre-FEED-Studie betraut. Diese dient dazu, das Projekt optimal auf die folgenden Engineering- und Ausführungsphasen vorzubereiten. Wir prüften dabei die vorliegende Planung nicht nur im Hinblick auf die Wasser- und Verfahrenstechnik rund um die Anlagen für Elektrolyse und Ammoniakerzeugung, sondern auch viele weitere Bereiche von der Eigenstromerzeugung bis zur Logistik.

*) Basierend auf einer Ammoniakproduktion von 11 Millionen Tonnen pro Jahr als Äquivalent zu Erdgas als Energieträger. CO₂-Emission Erdgas nach Informationsblatt CO₂-Faktoren des Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle.

Grüner Wasserstoff braucht grünen Strom

Die Eigenstromerzeugung ist ein wesentlicher Aspekt, da die Herstellung von klimaneutralem Wasserstoff durch Elektrolyse regenerativ erzeugten Strom erfordert. In der Region Mangystau sind die Bedingungen für die Erzeugung von Wind- und Sonnenstrom besonders günstig. Die geplanten Elektrolyseanlagen werden bei Volllast bis zu 20 Gigawatt (GW) elektrische Leistung benötigen. Gedeckt werden soll der Bedarf mit Hybridkraftwerken an fünf verschiedenen Standorten.

Autarke Energieversorgung mit Reserve

Geplant ist eine Kombination aus Windkraft und Photovoltaik (PV) an jedem Standort. Zusammen sollen die Erzeugungsanlagen bis zu 40 GW Nennleistung bieten und somit genügend Reserve haben, um auch bei ungünstigen Wetterbedingungen eine autonome Versorgung der Elektrolyseanlagen sicherzustellen.

Zwei Drittel der elektrischen Leistung, also 27 GW, sollen etwa 5.000 Windkraftanlagen in der Steppe Mangystaus bereitstellen – dort wehen ganzjährig günstige Winde. Bis zu 13 GW würden PV-Kraftwerke beisteuern, wobei PV-Module für diese Leistung eine Fläche von insgesamt etwa 150 km² einnehmen.

Ein eigenes Netz von Überlandleitungen soll den selbst erzeugten, grünen Strom in die Nähe der Hafenstadt Kuryk leiten, wo die Elektrolyse- und Meerwasserentsalzungsanlagen vorgesehen sind. Bei der Elektrolyse wird entsalztes Meerwasser in die Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Um die in Form von Wasserstoff gespeicherte grüne Energie effizient transportieren zu können, ist geplant, im Haber-Bosch-Verfahren aus dem grünen Wasserstoff und aus Luft-Stickstoff grünes Ammoniak (NH₃) zu synthetisieren (siehe Kastentext).

Technische und wirtschaftliche Prüfung und Beratung durch Fichtner

Fichtner prüfte das Konzept dahingehend, ob die erste Planung umsetzbar ist, dem Stand der Technik entspricht und den komplexen Anforderungen des Projekts genügt. Dies umfasste die Analyse sämtlicher Aspekte von der Anlagensicherheit bis hin zur Wirtschaftlichkeit. In diesem Kontext hinterfragten unsere Expertinnen und Experten die Möglichkeit alternativer Verfahren, beispielsweise andere Stromübertragungstechniken, die eventuell effektiver sein könnten. Zudem wurde das Grobdesign der Meerwasserentsalzungsanlage begutachtet. Schließlich ermittelte unser Team auf Basis der vorliegenden Pre-FEED-Planung die voraussichtlichen Projektkosten.

Bei unserer nächsten Aufgabe, der zukünftigen Planung und Optimierung des elektrischen Netzes, gingen wir bereits mehr ins Detail. An fünf Standorten wird regenerative Energie erzeugt, die insgesamt die elektrische Leistung eines Landes wie Dänemark erreichen kann. Dies erfordert Überlandleitungen mit einer hohen Kapazität, leistungsfähige Transformatoren, ein hohes Maß an Übertragungssicherheit und die Berücksichtigung vieler weiterer Aspekte. Eine Besonderheit ist, dass es sich um ein unabhängiges, eigenes Netz handelt, eine sogenannte Insellösung.

Minimierung der Auswirkungen auf Natur und Umwelt

Die im Jahr 2024 vom Fichtner-Fachbereich Environment International durchgeführten Studien widmen sich den Natur- und Umweltauswirkungen des Projekts Hyrasia One. Unsere Umweltexperten nahmen eine eingehende Bewertung vor und arbeiteten mit lokalen Partnern zusammen, um präzise Daten zu sammeln. Eine enge Abstimmung mit anderen Fichtner-Fachbereichen ist dabei unerlässlich, da Entscheidungen wie die Wahl der Entnahmestellen für Wasser bei der Meerwasserentsalzung oder die Planung der Stromtrassen von den Kraftwerkparks zur Küste erheblichen Einfluss auf die Umwelt haben können. Ein Augenmerk lag zudem auch auf den Folgen des aus der Entsalzungsanlage ins Kaspische Meer zurückgeleiteten Abwassers für marine Organismen. Die Bewertung all dieser Einflüsse ist zentral, da die SVEVIND Energy Group größten Wert darauf legt, die Umweltauswirkungen so gering wie möglich zu halten.

Die Notwendigkeit, technische Möglichkeiten sorgfältig gegen die Belange des Natur- und Umweltschutzes abzuwägen, wird besonders bei der Wahl der Kraftwerksstandorte deutlich. Beispielsweise können die Windparks, deren Anlagen eine Nabenhöhe von 150 m oder mehr über dem Boden haben, eine mögliche Gefahr für Vögel darstellen. Zudem bedecken die PV-Anlagen große Flächen mit vielen Quadratkilometern und erfordern zahlreiche Verankerungen im Boden. Auch das für das Projekt erforderliche Straßen- und Stromnetz sowie die temporären Baustellenflächen haben unweigerlich Auswirkungen auf die Umwelt.

Die Vorzugsgebiete wurden im Rahmen von Studien näher untersucht, denn die Auswirkungen auf die Umwelt sollen so gering wie möglich ausfallen.

Bei der Auswahl der Standorte wurden zunächst jene Flächen ausgeschlossen, die unter Naturschutz stehen oder sich auf relevanten Routen von Zugvögeln befinden. Die übrig gebliebenen Gebiete (Vorzugsgebiete) wurden in weiterführenden Studien detailliert untersucht. Unter anderem verfolgten Ornithologen das Vorkommen und die Aktivität der Vögel, andere Spezialisten beobachteten die lokalen Fledermauspopulationen und ein weiteres Team untersuchte die Flora des Gebiets. Angesichts der sehr großen Ausdehnung der PV-Anlagen und Windparks müssen für jeden potenziellen Kraftwerksstandort eine Vielzahl an Örtlichkeiten analysiert werden, um aussagekräftige Ergebnisse sicherzustellen.

Darüber hinaus wurde eine detaillierte Untersuchung des Offshore-Gebiets durchgeführt, um die Ausgangsbedingungen im Projektgebiet des Kaspischen Meers zu ermitteln. Diese Studie untersuchte sowohl die marine Fauna und Flora als auch die Wasserqualität und -eigenschaften. Mittlerweile ist die Umweltverträglichkeitsprüfung weit fortgeschritten, erste Ergebnisse sollen im Laufe des Jahres 2025 vorliegen.

Juni 2025

Beitragsbild: SVEVIND Energy Group

Projektwebsite: Hyrasia One | Connecting for a bigger Good