Die Serienfertigung von Elektrolyseuren ist das Ziel des im Januar gestarteten Projekts „EcoLyzer BW“. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) kooperiert dabei mit dem Unternehmen Ecoclean, um ein „international wettbewerbsfähiges“ Elektrolysesystem in Serie zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Weltweit agierten derzeit etwa zehn Unternehmen am Markt, die kommerzielle Elektrolysesysteme im Megawatt-Maßstab entwickeln und anbieten. Bislang existiere 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, heißt es beim ZSW. (Beitragsbild: Elektrolyse-Anlage am ZSW, Bildquelle: ZSW)
Auch wenn Deutschland zukünftig voraussichtlich weiterhin Energieimportland bleiben werde, böten sich „erhebliche industriepolitische Chancen“ für den Export von Elektrolysetechnologie in bevorzugte Power-to-X(P2X)-Regionen mit günstigen Sonnen- und Windverhältnissen. Um mit der aktuell sehr hohen Dynamik der Marktentwicklung Schritt halten zu können, müsse der Technologietransfer in eine industrielle Serienfertigung nun „sehr schnell und zielgerichtet erfolgen“. Gelinge dies, könne Baden-Württemberg First-Mover-Vorteile im internationalen Wettbewerb generieren und so entsprechende Wertschöpfungspotenziale ausschöpfen, so das ZSW weiter.
Alkalische Wasser-Elektrolyse
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).
►Wann wird Ecoclean ein Produkt am Markt anbieten? Erste Anlagen sollen im Jahr 2023 an Kunden verkauft werden.
►Was ist die Leistungsklasse? Aktuell ist eine Einzelmodulgröße von ca. 1 Megawatt geplant, die im Baukastensystem zu größeren Leistungsklassen skaliert werden kann.
►Wer sind die Kunden? Dezentrale Anlagen wie H2-Tankstellen, 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 H2. Zentrale Anlagen: Erzeugungsanlagen von synthetischen Rohstoffen, Chemieindustrie, Stahlindustrie, Erzeugungsanlagen für eFuels, Zementindustrie.
►Was kostet eine Anlage? Der Marktpreis für die Alkalische Elektrolyse liegt für ein Komplettsystem heute bei etwa 1 bis 1,5 Mio. € für eine 1 MW-Anlage.
►Wo besteht aktuell und in Zukunft noch F&E-Bedarf? Skalierungskonzepte, Integration von Elektrolyseanlagen in Produktionsstandorte, Kostensenkung und Effizienzverbesserung. (Quelle: Ecoclean, Mandred Hermanns)
Die Entscheidung für diese Technologie sei vom ZSW zu Beginn der Entwicklungen aus mehreren Gründen getroffen worden. „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“, erläutert Marc-Simon Löffler, Leiter des Fachgebiets Regenerative Energieträger und Verfahren.
Fertigung von 80 Anlagen pro Jahr
Bereits bei der Entwicklung seien Aspekte der industriellen Anwendung sowie Wartungsfreundlichkeit berücksichtigt worden. Die Anlage ist den Angaben zufolge auch für einen dynamischen Betrieb im Kontext Power-to-X mit erneuerbarem, fluktuierend anfallendem Strom ausgelegt worden. 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 in Praxisumgebung erprobt.
Ecoclean mit Hauptsitz in Filderstadt ist ein international tätiges Unternehmen im Bereich der Systemtechnik für Anwendungen in der industriellen Reinigungstechnik und Oberflächenbehandlung. Man verfüge über Kompetenzen im Bereich des verfahrenstechnischen Anlagenbaus und industrieller Fertigungsprozesse und beabsichtige auf dieser Grundlage die Entwicklung und Produktion einer wettbewerbsfähigen Elektrolysesystemtechnik in Baden-Württemberg für die weltweite Vermarktung, betont Michael Förster, Geschäftsführer der Ecoclean GmbH.
Geplant ist, dass Ecoclean rund 80 Anlagen pro Jahr am Standort Dettingen fertigt, die dann für den internationalen Markt zur Verfügung gestellt werden. Mit der Produktion erster Anlagen soll ab 2023 begonnen werden. Unternehmen aus der Zulieferindustrie in Baden-Württemberg sollen in das Projekt eingebunden und so regionale Wertschöpfungsketten aufgebaut werden.
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 Mio. € gefördert.
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