KI-optimiert grüne Stromerzeugung und -speicherung 

Grüner Wasserstoff ist ein Schlüssel für eine klimaneutrale Wirtschaft. Doch noch ist die Produktion teuer und energieintensiv. In einem Projekt mit der Firma W-I-N-D Energien GmbH hat das Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital untersucht, wie sich die Wasserstofferzeugung aus Windkraft und Photovoltaik mithilfe von KI-Methoden optimieren lässt. Die Ergebnisse zeigen: Durch eine clevere Kombination lässt sich grüner Wasserstoff deutlich günstiger herstellen. 

Ausgangspunkt des Projekts war die Frage, wie groß ein Elektrolyseur idealerweise sein sollte und wie viel Windkraft und/oder Photovoltaik das Unternehmen noch zubauen muss, um eine möglichst optimale Gesamtrechnung zu erhalten. „Wir haben geschaut, wie groß darf so ein Elektrolyseur sein, damit man noch für vernünftiges Geld Wasserstoff produzieren kann“, erklärt Dr. Frank Sehnke vom Klima.Neutral.Digital-Partner ZSW – Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg. Er betreute das Projekt. Mithilfe eines Reinforcement Learners spielte er verschiedene Szenarien durch, um die optimale Größe des Elektrolyseurs sowie den idealen Mix aus Wind- und Photovoltaik-Anlagen (PV) zu finden. 

Mehr PV für günstigeren Wasserstoff 

Ein zentrales Ergebnis: „Wir haben gesehen, dass wir auf jeden Fall noch mehr PV brauchen“, so Sehnke. „Das Verhältnis von Wind zu PV war für diesen Anwendungsfall zu stark in Richtung Wind.“ Denn insgesamt wurden drei Szenarien berechnet: Elektrolyse des überschüssigen Stroms an sonnigen, windigen Tagen mit dem Status quo, mit dem geplanten Ausbauziel von W-I-N-D und mit einer Ki-optimierten Variante. Die Berechnungen zeigten, dass ein Zubau von PV-Anlagen den Wasserstoffpreis deutlich senken könnte. Konkret ergab die Optimierung einen Wert von rund 48 MW-Peak PV-Leistung. 

Robuste Ergebnisse 

Dabei zeigte sich aber auch, dass die Dimensionierung eine gewisse Flexibilität erlaubt. „Es macht einem nicht gleich das Geschäftsmodell kaputt, wenn man fünf Megawatt mehr oder weniger installiert“, interpretiert Sehnke die Berechnungen. Diese Robustheit der Ergebnisse ist wichtig für die praktische Umsetzung. 

Einspeisung versus Wasserstoffproduktion 

Die Berechnungen gingen zunächst davon aus, dass der gesamte erzeugte Strom in die Wasserstoffproduktion fließt. „Unsere Aufgabe war zu klären, welche Rahmenbedingungen so ein reines Wasserstoffsystem bieten würde“, erklärt Sehnke. In der Praxis dürfte es für W-I-N-D jedoch sinnvoller sein, den Strom zunächst bedarfsgerecht einzuspeisen und nur Überschüsse in Wasserstoff umzuwandeln. Diese Entscheidung war aber nicht Teil des Projekts. 

Beitrag zur Dekarbonisierung 

Trotz der aktuell noch hohen Kosten ist grüner Wasserstoff ein wichtiger Baustein für die Energiewende. „Alles, was dazu beitragen kann, dass Strom, der sonst nicht verwendet würde, weil er z.B. abgeregelt wird, zur Erzeugung von grünem Wasserstoff verwendet wird, ist eingespartes CO₂“, betont Sehnke. Jedes Kilogramm grüner Wasserstoff, das einen fossilen Energieträger ersetzt, hilft dabei, die Klimaziele zu erreichen. 

Übertragbarkeit auf andere Unternehmen 

Das Projekt zeigt, wie Unternehmen von der Expertise von Klima.Neutral.Digital profitieren können. „Schon heute sind viele, die nicht im Energiesektor unterwegs sind, trotzdem Stromerzeuger“, so Sehnke. Ob Supermärkte mit PV-Anlagen auf dem Dach oder Industriebetriebe mit eigener Stromerzeugung – viele Unternehmen könnten durch eine intelligente Speicherung und Nutzung von Überschussstrom ihre Energiekosten senken und ihren CO₂-Fußabdruck verringern. 

Dabei müsse es nicht gleich ein Elektrolyseur sein, oft ist ein Batteriespeicher derzeit das Mittel der Wahl. Doch das Grundprinzip ist dasselbe: Durch eine clevere Kombination von Erzeugung, Speicherung und Verbrauch lässt sich die Energieeffizienz optimieren – und das gilt für praktisch jedes Unternehmen. 

Fazit: Investition in die Zukunft 

Unternehmen, die jetzt in die Digitalisierung und die Nutzung von KI investieren, verschaffen sich einen entscheidenden Vorteil. Sie können nicht nur Kosten sparen und ihren ökologischen Fußabdruck verbessern, sondern auch wertvolle Erfahrungen sammeln und sich als Vorreiter positionieren. Das Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital unterstützt sie dabei mit maßgeschneiderten Lösungen und innovativen Ansätzen. Haben Sie Fragen zum Projekt oder möchten Sie selbst ein Digitalisierungsprojekt starten? Dann schreiben Sie uns!