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Gemeinsam mit 40 Unternehmen hat das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in nur zwei Jahren einen skalierbaren serientauglichen alkalischen Druckelektrolyseur entwickelt – und damit einen wichtigen Schritt in Richtung dekarbonisierte Industrie getan. Als strategischer Partner trug Endress+Hauser maßgeblich zur Steigerung von Effizienz und Sicherheit bei. Der modulare Wasserstoff-Elektrolyseur ist seit Mitte 2023 am ZSW in Testbetrieb und nun seit Kurzem vollumfänglich im Einsatz.
Grüner Wasserstoff gilt als Schlüssel für die Dekarbonisierung vieler Sektoren. Dieser entsteht durch die Wasserelektrolyse, bei der Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Entscheidend ist dabei, dass der für die Elektrolyse benötigte Strom zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien stammt, um den Wasserstoff vollständig klimaneutral zu erzeugen. Um das Gas bis zur Jahrhundertwende in den benötigten Mengen herstellen zu können, muss jedoch der Markthochlauf der Elektrolysetechnologie beschleunigt werden.
Elektrolyse-Demonstrator ist Herzstück am ZSW
Im Projekt „Elektrolyse made in Baden-Württemberg“ steht die Industrialisierung der Elektrolysetechnik und die Sicherstellung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit für mittelständische Unternehmen aus Baden-Württemberg im Vordergrund. Das Herzstück ist die Konzeption und der Aufbau eines Elektrolyse-Demonstrators am ZSW: Der alkalische Druck-Elektrolyseur mit einer elektrischen Leistung von rund einem Megawatt soll modular konzipiert werden, so dass die Technologie künftig aufbauend auf dieser kleinsten Einheit auf einfache Weise in größere, zweistellige Megawatt-Leistungsklassen skaliert werden kann.
Entwicklung eines international wettbewerbsfähigen Elektrolysesystems in Serie
Dies ist in nur zwei Jahren gelungen. Der CE-zertifizierte Systemdemonstrator basiert auf einer vom ZSW in den vergangenen zehn Jahren erforschten, entwickelten und optimierten alkalischen Druckelektrolysetechnologie (bis zu 30 bar). Er hat eine elektrische Anschlussleistung von einem Megawatt und eine Produktionskapazität von etwa 20 Kilogramm Wasserstoff pro Stunde bei einer Effizienz von ca. 70 Prozent. Damit können zum Beispiel täglich etwa 80 Brennstoffzellen-Autos betankt werden. Die Anlage lässt sich dank ihrer modularen Konstruktionsweise leicht in größere, zweistellige Megawatt-Leistungsklassen skalieren und so flexibel an unterschiedliche Kundenanforderungen oder Standortgegebenheiten anpassen. Der Systemdemonstrator ist seit Mitte 2023 am ZSW in Testbetrieb und nun seit Kurzem vollumfänglich im Einsatz. Derzeit entwickelt der global aufgestellte Systemintegrator Ecoclean aus Filderstadt auf Grundlage des Demonstrators ein international wettbewerbsfähiges Elektrolysesystem in Serie.
Bild: Endress+Hauser
Messtechnik sorgt für Effizienz bei der Produktion von grünem Wasserstoff
Für die Umsetzung dieses Projekts entschied sich das ZSW für die Zusammenarbeit mit Endress+Hauser, einem weltweit führenden Anbieter von Mess- und Automatisierungstechnik mit Sitz in Stuttgart. Dank der präzisen Steuerung von Parametern wie Stromdichte, Temperatur und Druck konnte die Energieeffizienz des Elektrolyseprozesses optimiert und der Einsatz erneuerbarer Energien maximiert werden. Diese Anpassungen tragen nicht nur zur Minimierung des Materialverschleißes bei, sondern heben auch die Produktion von grünem Wasserstoff auf ein neues Effizienzniveau. (eve)
