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Forschungsverbund SUPER-H2
Wasserstoff unter Druck: Fachleute entwickeln neue Elektrolyseur-Generation
Damit erneuerbarer Wasserstoff künftig in großen Mengen produziert werden kann, braucht es leistungsfähige Elektrolyseure, die sich wirtschaftlich in Serie fertigen lassen. Im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) geförderten Forschungsprojekt SUPER-H2 entwickeln Unternehmen dafür neue automatisierte Fertigungsverfahren für Elektrolyseure, mit denen Wasserstoff schon in der Herstellung unter Druck erzeugt werden kann.
Für die Transformation energieintensiver Industrien ist grüner Wasserstoff ein wichtiger Baustein. Aktuell bremsen geringe Verfügbarkeit und hohe Preise den Wasserstoffhochlauf aus. Im Forschungsprojekt SUPER-H2 arbeitet Siemens Energy gemeinsam mit den Partnern Main Automation und Kubat Mechanik daher daran, Wasserstoff effizienter und kostengünstiger herzustellen. Kernstück des Projekts ist die Entwicklung der Serienproduktion von innovativen druckbehafteten Stacks für PEM-Elektrolyseure, dem sogenannten „Elyzer P-360“.
@ Siemens Energy
In diesen Elektrolyseuren wird Wasserstoff während der Herstellung mit bis zu 10 bar unter Druck erzeugt. Der Vorteil an der druckbehafteten Elektrolyse: Wenn Wasserstoff bereits unter Druck produziert wird, kann eine nachfolgende, energieaufwändige Kompressor-Leistung verringert werden. Diese ist häufig notwendig, um den Wasserstoff für Transport, Speicherung oder Nutzung zu verdichten. Der Ressourcenaufwand im Erzeugungsschritt ist zwar geringfügig höher als bei der drucklosen Elektrolyse, da mehr Materialien beispielsweise für die erhöhten Dichtungsanforderung benötigt werden. „In Summe soll die Produktion von druckbehaftetem Wasserstoff aber Kosten einsparen“, sagt Produktmanager Dr. Martin Kronhardt von Siemens Energy. Dies kann so beispielsweise an Tankstellen oder in der chemischen Verarbeitung, etwa in der Ammoniaksynthese, zum Vorteil werden.
Vom Pilotprojekt zur Serienproduktion
Im Projekt SUPER-H2 wird für das neue Verfahren die vorhandene Produktionsanlage für Elektrolyseure in der Berliner Giga-Factory von Siemens Energy seit Projektstart in 2024 überprüft und angepasst. Dadurch sollen Herstellungskosten und mögliche Fehlerquoten gesenkt sowie die Produktlanglebigkeit erhöht werden. Im Fokus steht dafür insbesondere eine hochautomatisierte und qualitätsüberwachte Serienfertigung der Elektrolyse-Stacks.
Hier konnten bisher Fortschritte in der automatisierten Qualitätskontrolle erzielt werden. Darüber hinaus arbeiten die Projektpartner an weiterentwickelten Produktionsprozessen für die PEM-Stacks. Im Mittelpunkt stehen die Direktbeschichtung von PFSA-Membranen, die Verschraubung druckbehafteter Stacks sowie eine hochskalierbare Modul-Montage und Stack-Demontage.
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Mit der offiziellen Markteinführung des „Elyzer P-360“-Elektrolyseurs auf der European Hydrogen Week in Brüssel Ende Oktober konnte nun ein wichtigstes Zwischenziel des Förderprojekts SUPER-H2 erreicht werden. Der Elektrolyseur in der Leistungsklasse 50 MW kann bis zu 920 kg pro Stunde Wasserstoff mit bis 10 bar Druck erzeugen. „Eine erste geförderte 8-MW-Pilotanlage ist bereits bei Evonik in Herne in Betrieb. Mit der Markteinführung des Elyzer P-360 sind wir nun bereit, gemeinsam mit einem Industriepartner bis spätestens 2030 eine erste Anlage im zwei- bis dreistelligen Megawattbereich aufzubauen und unter Realbedingungen in voller Größe zu betreiben“, so Dr. Martin Kronhardt. Ziel sei es, den Elyzer P-360 am Markt zu etablieren, die Serienfertigung für den kommerziellen Rollout zu starten sowie die in SUPER-H2 entwickelten Fertigungsprozesse nach Abschluss des Projekts erfolgreich im Produktionsumfeld zu etablieren.
