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Die Europäische Union strebt an, bis 2050 klimaneutral zu werden. Der Erfolg wird von der Dekarbonisierung der Wirtschaft und der Umgestaltung der Energiematrix mitbestimmt. Es wird ein großer Bedarf an sauberen, grünen Energiequellen bestehen.
Sauberer Wasserstoff, der durch die Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff erzeugt wird, kann erheblich zur Erreichung dieses Ziels beitragen, indem er großen Industriezweigen (z. B. Chemie und Stahl) und Wirtschaftssektoren (z. B. Verkehr und Automobilbau) die Verringerung ihres fossilen Brennstoffverbrauchs erleichtert.
Das EU-finanzierte Projekt NPHyCo sollte ermitteln, ob große Mengen sauberen Wasserstoffs in den derzeit in Europa betriebenen Kernkraftwerken erzeugt werden können. Daher prüften die Forschenden mit Hilfe einer Reihe von Verfahren zur Wasserstofferzeugung die wirtschaftliche, technische und betriebliche Durchführbarkeit.
„Wir haben nicht nur die Durchführbarkeit und Tragfähigkeit der Wasserstofferzeugung untersucht, sondern auch eine Konfiguration für ein Pilotprojekt entwickelt und den Standort für eine Implementierungsphase im Jahr 2025 ausgewählt“, sagt Canet Serin, Projektleiterin für „H2 Projects & Battery Storage“ bei Framatome, einem auf nukleare Auslegung spezialisierten Unternehmen.
Wasserstoff aus Kernenergie gewinnen
Wasserstoff kann erzeugt werden, indem Wärme und elektrische Energie zur Spaltung von Wasser genutzt werden oder indem der Wasserstoffanteil aus fossilen Brennstoffen abgetrennt wird.
„Die Kernenergie könnte einen Teil der Wärmeenergie ersetzen und die mit diesem Prozess verbundenen CO2-Emissionen reduzieren“, erklärt Serin.
Zunächst recherchierte NPHyCo, welche Anforderungen an eine Wasserstofferzeugungsanlage gestellt werden. Dazu gehörten die Ressourcen, die sich die Wasserstofferzeugungsanlage und das Kernkraftwerk möglicherweise teilen könnten, die Art und Weise, wie die beiden Anlagen zusammenwirken würden, und die wichtigsten Lizenzierungsfragen, die bei einem Kopplungsprojekt berücksichtigt werden müssten.
Anschließend ermittelte das Team den Nachfragebedarf an Wasserstoff und bewertete, ob Wasserstoff aus einem Kernkraftwerk Vorteile bringen könnte. Es wurden die potenziellen Kosten abgeschätzt, die mit dem Einsatz einer Wasserstofferzeugungsanlage verbunden sind, sowie die potenziellen Einnahmeströme aus dem Kauf von CO2-armem Wasserstoff. Schließlich wurde die Wirtschaftlichkeit der Kernkraft mit der anderer Wasserstofferzeugungsquellen verglichen.
Damit wurde der Grundstein für ein potenzielles künftiges Pilotprojekt gelegt.
„Auf der Grundlage unserer Ergebnisse scheinen sich Wasserelektrolyse-Technologien am besten zu eignen, obwohl in naher Zukunft auch Dampf-Elektrolyse-Technologien eine Option darstellen könnten“, fügt Serin hinzu.
Die Forschenden weisen darauf hin, dass nicht alle bestehenden Kernkraftwerke mit einer Wasserstofferzeugungsanlage gekoppelt werden können. Die erfolgreiche Integration hängt vielmehr von mehreren Faktoren ab, etwa von einer ausreichenden Wasserstoffnachfrage in der Nähe, der Logistik, den Anforderungen der Wasserstoffanlage und der verbleibenden Lebensdauer des Kernkraftwerks.
Technologieneutrale Politik
Im Rahmen des Projekts NPHyCo wurden auf der Grundlage der Ergebnisse mehrere Empfehlungen erarbeitet, die den Anschluss von Wasserstofferzeugungsanlagen an Kernkraftwerke beschleunigen könnten.
Die Regierungspolitik hat einen großen Einfluss auf die langfristigen Kosten von Wasserstoff und somit auch auf die wirtschaftliche Tragfähigkeit eines Projekts. Die Bepreisung von Kohlenstoff könnte beispielsweise dazu beitragen, den aus der Kernkraft gewonnenen Wasserstoff wettbewerbsfähiger zu machen.
„Eine technologieneutrale Politik, die alle Formen des kohlenstoffarmen Wasserstoffs unterstützt, wird ebenfalls eine wichtige Rolle spielen“, schließt Serin. Das Team hofft nun auf den Erhalt weiterer Finanzmittel, um ein künftiges Pilotprojekt durchführen zu können.