Panorama

Grüner Wasserstoff in großen Mengen

04.05.2020 - Projekt zur Industrialisierung der Elektrolyse gestartet.

Grüner Wasserstoff ist ein wichtiger Baustein für die Energiewende. Der klima­freundliche Energieträger wird mit Hilfe der Wasser-Elektrolyse aus Ökostrom erzeugt. Viele große Volkswirtschaften planen derzeit den Einstieg in die Indus­trialisierung der Wasserstoff-Techno­logie. Auch Baden-Württemberg möchte in die Produktion von Elektrolyseuren und der dafür erforder­lichen Komponenten einsteigen. Ein Projekt unter Federführung des Zentrums für Sonnen­energie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) ist dazu mit mehreren Partnern im April 2020 gestartet. Es soll die Potenziale der Wirtschaft im Südwesten für diesen neuen Technologie­zweig nutzbar machen. Gefördert wird das Verbundprojekt vom Wirtschafts­ministerium Baden-Württemberg.

Die Wasser-Elektrolyse zeichnet sich immer deutlicher als eine Schlüssel­technologie der Energiewende ab. „Sie wandelt erneuerbaren Strom in grünen Wasserstoff, der dann dem Verkehr und anderen Sektoren als klimaneutraler Energie­träger oder Rohstoff zur Verfügung steht“, erklärt Marc-Simon Löffler, Leiter des Fachgebiets Regenerative Energieträger und Verfahren am ZSW. „Insbesondere Teilen der Industrie – Stahl­herstellung, Chemie, Raffinerien – eröffnet erst grüner Wasserstoff den Weg zur Klima­neutralität“, so Löffler.

Viele Länder, vor allem Japan, China und die USA, drängen in diesen Zukunftsmarkt. Die Nachfrage nach Elektro­lyseuren wird zeitnah stark steigen, schätzen Experten. Für Baden-Württemberg bietet die Herstellung ein besonders erfolg­versprechendes Betätigungs­feld: Das Land verfügt über einen starken und export­orientierten Maschinen- und Anlagen­bau ebenso wie über eine leistungs­fähige Komponenten-Zuliefer­industrie. Wer sich von diesen Unternehmen in dem Kernelement der Power-to-X-Technologie schnell engagiert, kann sich als einer der Ersten erfolgreich im inter­nationalen Wettbewerb behaupten. Denn der mit einer Vorreiter­rolle verbundene techno­logische Vorsprung kann dazu beitragen, langfristig Markt­anteile zu sichern.

Damit die Potenziale im Südwesten für die heimische Industrie rasch erschlossen werden, fördert das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg das Forschungs­projekt „Elektrolyse made in Baden-Württemberg“ mit rund fünf Millionen Euro. Es soll die Indus­trialisierung der Elektrolyse-Tech­nologie vorantreiben. Partner sind die Deutschen Institute für Textil- und Faser­forschung (DITF), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Hahn-Schickard Gesellschaft für angewandte Forschung (HS, Stuttgart). „Über­geordnetes Ziel von BW-Elektrolyse ist die Stärkung der Zukunfts- und Wettbewerbs­fähigkeit baden-württembergischer Unternehmen auf diesem Gebiet“, sagt Marc-Simon Löffler. „Unternehmen im Land soll die Möglichkeit eröffnet werden, sich mit Unterstützung der Wissenschaft im Wasserstoff­sektor eine starke Markt­position zu erarbeiten. Wasserstoff soll überall auf der Welt effizient, kostengünstig und nachhaltig mit Elektrolyse-Kompo­nenten aus dem Südwesten erzeugt werden. Damit kann grüner Wasser­stoff künftig einen Beitrag zur Wertschöpfung in Baden-Württemberg leisten.“

Vor allem mittel­ständische Firmen sollen sich an dem Projekt beteiligen. Herzstück ist die Entwicklung eines Elektro­lyseurs „made in Baden-Württemberg“: 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. Ein CE-zerti­fizierter Demonstrator wird in Stuttgart geplant, errichtet und dort unter realen Betriebs­bedingungen eingesetzt. Unternehmen aus Baden-Württemberg sollen serien­taugliche verfahrens- und elektrotechnische Komponenten und Fertigungs­technologien in den Demonstrator einbringen und dabei mitwirken, eine verbesserte, standardisierte Systemtechnik mit hohen Wertschöpfungs­anteilen zu entwickeln. Eine optimierte Anlagenautomation soll einen störungsfreien und möglichst wartungs­armen Betrieb gewährleisten. Diese Neuent­wicklungen können die beteiligten Unternehmen in ihre jeweiligen Produkte integrieren oder über­führen. Damit unterstützt das Projekt den unmittelbaren Technologie­transfer in die Wirtschaft.

Parallel arbeiten die beteiligten Forschungs­einrichtungen gemeinsam mit interessierten Firmen an innovativen Materialien und Methoden insbesondere für die Kern­komponente Elektrolyse-Block, um die Technologie künftig noch effizienter, robuster und kosten­günstiger zu machen. Hierzu zählt neben der Optimierung eines bereits bestehenden, patentierten Elektrolyse­blockdesigns des ZSW die Entwicklung effizienter und robuster Ionenaustausch-Membranen, die Entwicklung von Sensorik, die in den Elektrolyse­zellblock integriert werden und so die relevanten Betriebs­informationen direkt am Ort der Gasentstehung überwachen kann sowie die Fort­entwicklung eines kostengünstigen Plasmaspritz­verfahrens zur Elektroden­beschichtung. 

ZSW / JOL

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