Kosteneffizient und flexibel

Grüner Wasserstoff, der bevorzugt mittels Elektrolyse erzeugt wird, verbindet die Sektoren Energie, Industrie und Mobilität und ist ein wichtiges Instrument, um die Integration erneuerbarer Energien zu ermöglichen.
Schema des 100-bar-PEMEL-Systems als Containerlösung vom Projektpartner iGas Energy, © K. H. Lentz, U. Rost, u.a.

Grüner Wasserstoff, der bevorzugt mittels Elektrolyse erzeugt wird, verbindet die Sektoren Energie, Industrie und Mobilität und ist ein wichtiges Instrument, um die Integration erneuerbarer Energien zu ermöglichen. Dabei gilt die Protonen-Austauschmembran-Elektrolyse (PEMEL) wegen ihrer Leistungsdichte und Dynamik als vielversprechendste Technologie.

Dennoch können große Anlagen die Leistungsindikatoren des Fuel Cells & Hydrogen Joint Undertaking (FCH-JU) in Bezug auf Kosten, Effizienz, Lebensdauer und Funktionsfähigkeit noch nicht erfüllen. Folglich muss der Stand der Technik weiter vorangetrieben werden. Die EU hat daher ein Projekt zur bahnbrechenden Verbesserung dieser Technologie ausgeschrieben, das noch bis Ende 2020 läuft.

Die Partner des EU-Projekts PRETZEL (Novel modular stack design for high pressure PEM water electrolyzer technology with wide operation range and reduced cost) haben sich zum Ziel gesetzt, einen innovativen Protonen-Austauschmembran-Elektrolyseur (PEMEL) mit erheblich verbesserter Effizienz und Funktionsfähigkeit zu entwickeln, um die Anforderungen der Energiewende zu erfüllen. Solche Elektrolyseure werden beispielsweise dringend für den Netzausgleich benötigt.

Das Konsortium des EU-Projekts PRETZEL beabsichtigen, ein 25-kW-PEMEL-System auf Basis eines innovativen patentierten Zellkonzepts, mit dem ein potentieller Differenzialdruck von 100 bar erreicht werden kann, zu implementieren. Der Elektrolyseur arbeitet dynamisch zwischen 4 und 6 A/cm2 bei 90 °C und kann trotzdem einen revolutionär hohen Wirkungsgrad von 70 Prozent (Brennwert) erreichen. Diese Leistung wird für mehr als 2.000 Betriebsstunden im Projekt gezeigt, wird aber über die Projektlaufzeit hinaus weitergetestet. Überdies werden die Investitionskosten für die Stack-Komponenten durch Verwendung von Nichtedelmetall-Beschichtungen und fortschrittlichen Keramik-Aerogel-Katalysatorträgern erheblich gesenkt. Ebenso wird die Anlagenperipherie hinsichtlich Kostensenkung und Zuverlässigkeit optimiert.

Das Hochdruck-Elektrolysesystem wird Teil des Produktportfolios eines deutschen Herstellers werden. Diese Firma wird die Kontakte aus dem EU-Projekt PRETZEL nutzen, um die F&E-Zusammenarbeit mit den Partnern aus Frankreich, Spanien, Griechenland und Rumänien weiter auszubauen und in diesen Ländern ihre Geschäftsbeziehungen zu festigen. Der vom demonstrierten PEM-Elektrolyseur erzeugte Wasserstoff soll zur Versorgung der Brennstoffzellen-Teststände in einem der Partnerlabore verwendet werden.

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Autoren:
Dr. Aldo Gago, Svenja Stiber, Pia Aßmann, Prof. Andreas Friedrich
alle vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Stuttgart

1 Gedanke zu “Kosteneffizient und flexibel

  1. Flexibel ja – aber kosteneffizient?!?

    Was ich völlig vermisse, ist ein Hinweis woher denn der EE-Strom kommt, mit dem das 25-kW-PEMEL-System betrieben werden soll. Wird dafür zumindest neue EE-Erzeugung zugebaut um wenigstens bilanziell den nötigen Grünstrom zusätzlich zu erzeugen?

    Hier leidet die Branche m.M.n. an einem Defizit. Denn ohne dass ein massiver EE-Ausbau in Deutschland vorangetrieben wird, wird es auch keinen „grünen Wasserstoff“ geben. Derzeit sind mehr als 90% grauer Wasserstoff …

    Bei gut 40% EE-Stromanteil im dt. Strommix sind „Überschüsse“ eher ein akademisches Problem. Kein Elektrolyseur kann mit wenigen Betriebsstunden im Markt „kosteneffizient“ arbeiten.

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