Mit dem Projekt „EcoLyzer BW“, das im Januar startet, planen das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und das Unternehmen Ecoclean, ein international wettbewerbsfähiges Elektrolysesystem in Serie zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Weltweit agieren derzeit etwa zehn Unternehmen am Markt, die kommerzielle Elektrolysesysteme im Megawatt-Maßstab entwickeln und anbieten. Bislang existiert 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.
Auch wenn Deutschland zukünftig voraussichtlich weiterhin ein Energieimportland bleiben wird, bieten sich doch 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, muss der Technologietransfer in eine industrielle Serienfertigung nun sehr schnell und zielgerichtet erfolgen. Gelingt dies, kann Baden-Württemberg First-Mover-Vorteile im internationalen Wettbewerb generieren und so entsprechende Wertschöpfungspotenziale ausschöpfen.
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-MW-Leistungsklasse. Es handelt sich um eine Alkalische Druckelektrolyse. Im Vollausbau liefert der Elektrolyseur, der mit zwei Elektrolyseblöcken von je 0,5 MW Leistung ausgestattet werden kann, bei einer Effizienz von ca. 70 % etwa 20 kg Wasserstoff pro Stunde (auf einem Druckniveau von 16 bar). Die Entscheidung für diese Technologie wurde vom ZSW zu Beginn der Entwicklungen aus gutem Grund getroffen. „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“, so Dr. Marc-Simon Löffler, Leiter des Fachgebiets Regenerative Energieträger und Verfahren.
Fördermittel vom Umweltministerium
Bereits bei der Entwicklung wurden Aspekte der industriellen Anwendung sowie Wartungsfreundlichkeit berücksichtigt. Die Anlage ist auch für einen dynamischen Betrieb im Kontext Power-to-X mit erneuerbarem, fluktuierend anfallendem Strom ausgelegt. 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 erfolgreich in Praxisumgebung erprobt. 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.
International wettbewerbsfähiges Serienprodukt
Expertise in den Wasserstofftechnologien und beim Technologietransfer in die Industrie zeigt das ZSW seit vielen Jahren in zahlreichen erfolgreichen Projekten, so unter anderem in dem vom Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg geförderten Verbundprojekt „Elektrolyse made in Baden-Württemberg“. Aktuell beteiligten sich über 60 Unternehmen – insbesondere aus der Zulieferindustrie – aktiv an dem Projekt. Bislang existierte jedoch kein industrieller Anbieter im Land, der diese Kompetenzen als Hersteller von Elektrolysesystemtechnik bündelt. Mit Ecoclean wurde er nun gefunden. Mit Hauptsitz in Filderstadt ist Ecoclean ein international tätiges Unternehmen im Bereich der Systemtechnik für Anwendungen in der industriellen Reinigungstechnik und Oberflächenbehandlung.
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. „Wir haben unsere Technologie in der Leistungsklasse ein Megawatt umgesetzt, dies bedeutet eine Produktionsmenge von rund 20 kg H2 /h. Zur Einordnung: das ist in etwa die Tankfüllung von vier Brennstoffzellen-PKW oder von einem Brennstoffzellen-Bus pro Stunde“, so Dr. Marc-Simon Löffler.
(Quelle: ZSW/2022)