Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Integriertes Planungstool für die Kosten- und 3D Strukturplanung für Offshore-Windparks zur Erzeugung von H2

Die Planung neuer Offshore-Windparks ist von zunehmender Komplexität geprägt. Neben technischen Faktoren besteht auch beim Konzept des Windparks (WP) eine zunehmende Auswahl an Gestaltungsmöglichkeiten. Dies betrifft besonders die Integration von Wasserstoff (H2) in die Wertschöpfungskette für Offshore-Windstrom. Für die Windparkplanung, an der auch kmUs beteiligt sind, muss z.B. die Frage beantwortet werden, ob eine dezentrale Elektrolyse direkt am WP oder eine zentrale Elektrolyse z.B. an der Hafenkante sinnvoller ist. Hier sind die Einflussfaktoren vielfältig. Um dieser Komplexität zu begegnen, soll ein Planungstool entwickelt werden, das eine ganzheitliche Bewertung von Offshore-Windparkalternativen ermöglicht. Kern des Tools ist ein holistisches Kostenmodell für die Installation von Offshore-WP zur H2-Erzeugung. In dem Modell werden Standortfaktoren, Systemfaktoren und Investitionskosten vereint. Dazu sind potenzielle technische Systeme im Ganzen zu modellieren und mit Kostenparametern zu hinterlegen. Dabei sollen verschiedene Szenarien in Betracht gezogen werden, so z.B. die Offshore-Stromerzeugung und Onshore-Wasserstofferzeugung am landseitigen Netzanschlusspunkt sowie die periphere Offshore-Wasserstofferzeugung in Windparknähe bzw. an der Konverterplattfom. Darauf aufbauend wird ein interaktives 3D Planungstool entwickelt. Das Tool ermöglicht die flexible Strukturplanung neuer WP auf Basis von GIS-Daten in einer VR-Umgebung. Die interaktive Anpassung des WP verändert die Kostentreiber des Kostenmodells. Zudem wird im 3D Modell der Landanschluss sowie dazugehörige Transportwege ausgewählt und in das Kostenmodell überführt. Der Windparkplaner sieht direkt die Auswirkungen von Veränderung auf die Gesamtkosten. Somit hilft das System bei der Ausgestaltung und Strukturplanung neuer Offshore-WP sowie der Umrüstungsplanung bestehender Offshore-WP zur H2-Erzeugung.

Ergebniszusammenfassung:

Im Forschungsprojekt POWERH2 wurde ein funktionsgerechter Softwaredemonstrator entwickelt. Er macht es Unternehmen möglich, verschiedene Szenarien für die Wasserstofferzeugung aus Offshore-Windenergie zu planen und zu vergleichen. Mittels eigens entwickeltem Konverter können externe Daten, wie GIS Dateien aus Emodnet für Wassertiefe oder Offshore-Strukturen, importiert und somit für die Planung verwendet werden. Mittels Konfigurator ist es dem Nutzer anschließend möglich, benutzerindividuelle Szenarien zu erstellen. Dazu werden die Randbedingungen und Anforderungen festgelegt - beispielsweise durch die Definition der Anbindungspunkte. Aufbauend auf dieser Konfiguration und den zuvor importierten Daten, erfolgt im nächsten Schritt die Berechnung der Wasserstoffgestehungskosten. Durch die Variation der Eingabeparameter kann somit das (kosten-)optimale System bestimmt werden. Um die Planung besser erlebbar zu machen, speziell auch in Verhandlungen mit (potentiellen) Stakeholdern, werden die Ergebnisse in einer 3D-Planungsoberfläche visualisiert. Hier erfolgt die Darstellung der Umgebungsfaktoren sowie des Gesamtsystems. Außerdem kann eine Anbindung an Virtual Reality erfolgen.