Erster Flüssigwasserstoff-Transporter der Welt beendet Rundreise

Japan ist aufgrund des geringen eigenen Gasvorkommens einer der weltweit größten Importeure von Flüssigerdgas (LNG). Der Brennstoff macht etwa 22 Prozent der japanischen Primärenergieversorgung aus, wobei der größte Teil, nämlich knapp 40 Prozent, aus Australien bezogen wird. Die zwei Länder sind allerdings bereits auf der Suche nach einer nachhaltigeren Alternative und haben ein vielversprechendes Feld entdeckt: Den internationalen Handel mit verflüssigtem Wasserstoff. Wie der en:former bereits berichtet hat, will Japan bei der Energieversorgung stark auf Wasserstoff setzen und schließlich eine Wasserstoff-basierte Gesellschaft werden.

Dabei kann Japan bereits Fortschritte in der Entwicklung einer Wasserstoffwirtschaft vorweisen und hat sich das langfristige Ziel gesetzt, seine umfangreiche LNG-Importinfrastruktur umzurüsten. Das Land ist führend bei der Anzahl der Wasserstofftankstellen für Straßenfahrzeuge. Nur ein Beispiel ist die im März 2020 errichtete und damals weltweit größte Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien, die in Fukushima steht und eine Leistung von 10 Megawatt (MW) hat.

Der Flüssigwasserstoff-Tanker Suiso Frontier

Jetzt gehen Japan und Australien einen Schritt weiter und haben ein gemeinsames Projekt in die Wege geleitet, das einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung einer vollständigen Wasserstoff-Wertschöpfungskette leistet: Die Suiso Frontier (Link in Englisch).

Das Schiff ist der erste Flüssigwasserstoff-Transporter der Welt und hat bei seiner Jungfernfahrt nach Australien Ende Februar 2022 die erste Ladung flüssigen Wasserstoffs über den Seeweg an einen internationalen Markt geliefert. Damit hat es möglicherweise auch eine neue Ära im globalen Energiehandel eingeleitet.

Das von Kawasaki Heavy Industries (KHI) gebaute Schiff verließ Japan im Dezember 2021 und erreichte im darauffolgenden Januar den Hafen von Hastings im australischen Bundesstaat Victoria. Dort wurde es mit Flüssigwasserstoff beladen, bevor es 5.511 Seemeilen über den Pazifik zurück zum Hafen von Kobe fuhr, wo es Ende Februar eintraf. Jede Etappe der Reise dauerte etwa 23 Tage bei einer Geschwindigkeit von zehn Knoten.

Die vollständige Wertschöpfungskette abgedeckt

Wie sieht nun die Wertschöpfungskette aus, die mehr Nachhaltigkeit verspricht und in der die die Suiso Frontier ein wichtiges Bindeglied ist? Die Lieferkette beginnt im australischen Latrobe Valley (Link in Englisch) am Standort des Loy Yang Kraftwerkskomplexes und besteht aus den folgenden Schritten:

Am Anfang steht die Kohlevergasung, durch die aus Braunkohle Synthesegas hergestellt wird, das hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht. Das Synthesegas wird mit Dampf behandelt, um zusätzlichen Wasserstoff und Kohlendioxid zu erzeugen. Im Anschluss erfolgt eine Trennung der Gase.

Hochdrucktankwagen transportieren das H₂ zu einer Verflüssigungsanlage in Hastings. Hier kommt dieselbe Technologie wie im LNG-Sektor zum Einsatz: Das Gas wird auf minus 253 Grad Celsius (°C) abgekühlt, was wesentlich kälter ist als bei der Herstellung von Flüssiggas mit minus 162°C. Dieses Verfahren reduziert den Wasserstoff auf ein Achtel seines ursprünglichen Volumens. Der flüssige Wasserstoff wird in Tanks von KHI gelagert und ist bereit für den Transport. Das Unternehmen bringt hier viel Know-how mit, da es unter anderem auch die Tanks für die Lagerung von H₂ für Raketentreibstoff bei der Japan Aerospace Exploration Agency baut.

Japan trägt eine weitere bedeutende Innovation zu diesem internationalen Projekt bei: In Kobe stehen sowohl der größte Flüssigwasserstofftank des Landes als auch der erste Flüssigwasserstoff-Entladearm der Welt bereit für die Suiso Frontier.

Die Anlagen wurden unter der Schirmherrschaft der CO2-Free Hydrogen Supply Chain Technology Association organisiert. Auf der australischen Seite übernahm das Konsortium Hydrogen Engineering Australia die Koordination.

Die Innovation hochskalieren

Nun stellt sich die Frage nach der Zukunftsaussicht des Projekts: Welches weitere Entwicklungspotenzial hat es und lässt es sich langfristig etablieren?

Die erste Lieferung von Flüssigwasserstoff von Suiso Frontier stellt nur einen Anfang dar. Der australische Zweig des Unternehmens in Victoria plant ab 2030 eine Ausweitung der Produktionskapazitäten auf 225.000 Tonnen Flüssigwasserstoff pro Jahr.

Allerdings würde das auch bedeuten, dass weitere CO₂-Emissionen anfallen würden. Das Unternehmen gewinnt den Wasserstoff nämlich aus Braunkohle und durch das Vergasungs- und Trennverfahren entsteht das Gas als Nebenprodukt. Käme es jedoch zu einer Kommerzialisierung, ließen sich diese Emissionen durch eine Anlage zur Abscheidung und Speicherung von CO₂ am Standort Loy Yang mindern. Die geringe Menge an Kohlenstoffdioxid, die in der Pilotphase erzeugt wurde, konnten die Entwickler durch den Kauf von CO₂-Zertifikaten ausgleichen.

Auch hinsichtlich des Transports von H₂, also dem von Japan vorangetriebenen Teil des Projekts, gibt es ein großes Entwicklungspotenzial. Das Ziel ist, Wasserstoff in großen Mengen zu verschiffen. Kommt es zu diesem Zweck zum Aufbau einer ganzen Schiffsflotte, könnte in ganz Australien und in anderen Teilen der Welt der Zugang zu Wasserstoff ermöglicht werden. Dann könnten auch Anlagen angefahren werden, die mit Erneuerbaren Energien erzeugtes H₂ zur Verschiffung bereitstellen. Dadurch könnte grüner Wasserstoff in die ganze Welt transportiert werden.

Diese Vision wird bereits verwirklicht: Im Mai 2021 erhielt Kawasaki (Link in Englisch) von der japanischen Klassifikationsgesellschaft Nippon Kaiji Kyokai eine Genehmigung für ein Ladungscontainment-System mit einem Fassungsvermögen von 40.000 m³. Damit würden Wasserstoff-Transportschiffe eine Größe erreichen, die fast heutigen LNG-Tankern entspricht.

Ihr Containment-System soll aus einer unabhängigen, selbsttragenden Struktur bestehen, die flexibel auf thermische Kontraktion und Expansion reagiert. Die Isolationssysteme sollen die Entstehung von Boil-Off-Gas, das zum Antrieb des Schiffes verwendet wird, begrenzen und so zur Verringerung der CO₂-Emissionenen während des Transports beitragen. So wie LNG-Tanker mit Flüssigerdgas betrieben werden, könnten Wasserstofftanker dann mit Wasserstoff betrieben werden.

KHI arbeitet an einem Vier-Tank-Schiff mit einer Kapazität von 160.000 m³, das voraussichtlich Mitte der 2020er-Jahre in Betrieb genommen werden kann.