Weltweit agieren derzeit etwa zehn Unternehmen am Markt, die kommerzielle Elektrolysesysteme im Megawatt-Maßstab entwickeln und anbieten. Bislang existiert jedoch kein industrieller Anbieter von Elektrolysesystemtechnik in Baden-Württemberg, der die im Land bestehenden Kompetenzen als Systemintegrator bündelt und in der Lage wäre, schnell in eine wettbewerbsfähige Produktentwicklung und Serienfertigung umzusetzen.
Technologische Grundlage für den geplanten Aufbau einer Serienproduktion in dem Kooperationsprojekt „EcoLyzer“ ist eine vom ZSW in den vergangenen zehn Jahren entwickelte Systemtechnik für die Alkalische Wasser-Elektrolyse in der 1-Megawatt-Leistungsklasse. Es handelt sich um eine Alkalische Druckelektrolyse. Im Vollausbau liefert der Elektrolyseur, der mit zwei Elektrolyseblöcken von je 0,5 Megawatt Leistung ausgestattet werden kann, bei einer Effizienz von ca. 70 Prozent etwa 20 Kilogramm Wasserstoff pro Stunde (auf einem Druckniveau von 16 bar).
Elektrolyseur funktioniert ohne ressourcenkritische Materialien
Die Entscheidung für diese Technologie wurde vom ZSW zu Beginn der Entwicklungen getroffen. „Zum einen handelt es sich bei der Alkalischen Elektrolyse um eine bereits gut erprobte und robuste Technologie. Sie ist technisch gut auch in große Leistungsklassen skalierbar. Aber insbesondere kommt die Alkalische Elektrolyse im Gegensatz zu anderen Elektrolysetechnologien (PEM Elektrolyse bzw. Hochtemperaturelektrolyse) ohne den Einsatz von ressourcenkritischen Edelmetallen und seltenen Erden aus. Das macht sie einerseits günstiger, andererseits sind keine Rohstoffengpässe beim Markthochlauf zu erwarten“, so Marc-Simon Löffler, Leiter des Fachgebiets Regenerative Energieträger und Verfahren.
Bereits bei der Entwicklung wurden Aspekte der industriellen Anwendung sowie Wartungsfreundlichkeit berücksichtigt. Die Anlage ist auch für einen dynamischen Betrieb im Kontext Power-to-X mit erneuerbarem, fluktuierend anfallendem Strom ausgelegt. Die vom ZSW entwickelte Technologie wurde im Rahmen des vom Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg geförderten Leuchtturmprojektes „Power-to-Gas Baden-Württemberg“ in Grenzach-Wyhlen ab 2019 bereits erfolgreich in Praxisumgebung erprobt.
Das nun gestartete Verbundprojekt mit Ecoclean läuft bis März 2024 und wird vom Umweltministerium Baden-Württemberg im Rahmen des Zukunftsprogramms Wasserstoff BW mit Projektmitteln in Höhe von rund 2,1 Millionen Euro gefördert.
Produktion von der Elektrolyseure soll 2023 starten
Ziel des Projektes „EcoLyzer BW“ ist es, basierend auf dieser technologischen Grundlage, ein international wettbewerbsfähiges Systemprodukt zu entwickeln. Geplant ist, dass Ecoclean rund 80 Anlagen pro Jahr am Standort Dettingen fertigt. Mit der Produktion soll ab 2023 begonnen werden. „Wir haben unsere Technologie in der Leistungsklasse ein Megawatt umgesetzt, dies bedeutet eine Produktionsmenge von rund 20 Kilogramm H2 pro Stunde. Zur Einordnung: das ist in etwa die Tankfüllung von vier Brennstoffzellen-PKW oder von einem Brennstoffzellen-Bus pro Stunde“, so Marc-Simon Löffler. Bei einer Jahreslaufzeit von 5.000 Stunden – für die nach die nach EEG §93 der Strombezug EEG-Umlage befreit ist - sind dies 90 Tonnen Wasserstoff, bei einer Jahreslaufzeit von 8.000 Stunden wären dies entsprechend 144 Tonnen Wasserstoff. Die Module können im Baukastensystem zu größeren Leistungsklassen skaliert werden.
Unternehmen aus der Zulieferindustrie in Baden-Württemberg sollen in das Projekt eingebunden und so regionale Wertschöpfungsketten aufgebaut werden. Kunden für dezentrale Anlagen sind Wasserstofftankstellen, Kunden mit integrierten Konzepten zur Wasserstoffbereitstellung und Nutzung der Abwärme zur Wärmeversorgung in Quartieren oder zu Versorgung kleinerer Unternehmen im Bereich der chemischen Industrie mit Wasserstoff. Zentrale Anlagen könnten Einsatz finden als Erzeugungsanlagen von synthetischen Rohstoffen, Chemieindustrie, Stahlindustrie, Erzeugungsanlagen für eFuels und in der Zementindustrie.
Beim Elektrolyseblock wolle man mit der Technologie starten, welche das ZSW entwickelt und patentiert hat, sagt Manfred Hermanns, der bei Ecoclean für den Verkauf zuständig ist. Entscheidend seien Leistungsdaten Zuverlässigkeit und Preis. „Der Block hat einen sehr großen Einfluss auf die Leistung und auf den Endpreis eines Elektrolysesystems. Insofern gehen wir davon aus, dass es Anbieter geben wird, welche über eine entsprechende Stückzahl die Skaleneffekte heben, welche man für kostengünstige Gesamtsysteme braucht“ erläutert Hermanns. Quelle: ZSW / pgl
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