Immer mehr Strom stammt aus erneuerbaren Quellen – damit wird grüner Wasserstoff als Schlüsselelement der Energiewende immer wichtiger. Mitten in dieser Entwicklung: Nordex Electrolyzers. Das junge Unternehmen entwickelt Elektrolyseure, die mit schwankendem Windstrom harmonieren. Für Sicherheit und Effizienz setzt Nordex auf Sensorik von VEGA.

Das Land der Sonne ist auch ein Land des Windes – und nutzt diese Ressourcen, um Maßstäbe in der Energiewende zu setzen: Ideale Voraussetzungen für die Produktion von grünem Wasserstoff. Während andere noch an Strategiepapieren feilen, liefert Spanien konkrete Ergebnisse: 2024 stammten bereits 56 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Quellen – ein neuer Rekord! Windenergie führt mit einem Anteil von 23 Prozent, während Photovoltaik fast doppelt so schnell wie im EU-Durchschnitt wächst. Spanien belegt europaweit den dritten Platz mit einem Solaranteil von 21 Prozent und sogar den zweiten Platz in absoluten Zahlen. Und das ist nur der Anfang: Bereits 2030 sollen 81 Prozent des Stroms erneuerbar sein.

Parallel dazu treibt das Land grünen Wasserstoff voran – und zwar mit Nachdruck. Die spanische Regierung hat sich das Ziel gesetzt, bis 2030 eine Elektrolysekapazität von 12 GW zu installieren. Das wären nach aktuellen Planungen bis zu 20 Prozent der gesamten EU-Kapazität. Bereits jetzt sind 16 Wasserstoff-Valley-Projekte mit 1,2 Milliarden Euro Fördergeldern auf dem Weg – mit Branchenvertretern wie Repsol, Moeve und BP an Bord. Mittendrin: Nordex Electrolyzers, das neue Tochterunternehmen der Nordex Group. Gemeinsam mit VEGA, dem Hersteller für Prozessmesstechnik, bringt Nordex Electrolyzers seine erste 500-kW-Elektrolyse-Anlage in Stellung – gemacht für den Realbetrieb mit schwankendem Windstrom. Das Ergebnis: Zuverlässige Wasserstoffproduktion mit messbarer Effizienz.

Nordex Electrolyzers – Wasserstoff aus Windkraft

Die Elektrolyseure von Nordex Electrolyzers werden als modulare Skids gebaut und lassen sich einfach transportieren und in Betrieb nehmen. © VEGA Grieshaber KG

Die Nordex Group ist ein Hersteller von Windenergieanlagen. Im Jahr 2022 wurde Nordex Electrolyzers als Joint Venture mit Sodena, einem öffentlichen Unternehmen der Regierung von Navarra gegründet, um eigene alkalische Druckelektrolyseure zu entwickeln, die mit Windstrom zusammenarbeiten. Mit Unterstützung der EU durch das Projekt IPCEI Hy2Tech arbeitet das Unternehmen in Navarra und Puertollano an der Zukunft der grünen Wasserstoffproduktion in Spanien und weltweit.

Nordex Electrolyzers setzt auf die alkalische Druckelektrolyse, ein etabliertes Verfahren zur grünen Wasserstoffproduktion. Diese Methode zeichnet sich durch niedrige Kosten, Langzeitstabilität und hohe Effizienz aus, ohne auf teure Edelmetall-Katalysatoren angewiesen zu sein. Die Technologie eignet sich besonders gut für industrielle Anwendungen. Der aktuelle 500-kW-Prototyp kann über 10 kg Wasserstoff pro Stunde produzieren. Bis zum Jahr 2026 ist die Einführung eines Serienmodells im MW-Maßstab geplant, das skalierbar, modular und industriefertig sein wird.

Als Windanlagenhersteller weiß Nordex um ein spezifisches Problem: das Stromaufkommen kann stark schwanken und erfordert flexible Elektrolyseure. Die alkalische Elektrolysezelle von Nordex Electrolyzers besteht aus zwei Elektroden, die in einen flüssigen Elektrolyten getaucht sind, und einem porösen Diaphragma als Separator zwischen den Elektroden. Mehrere dieser Zellen bilden einen Stack, das Hauptelement eines Elektrolysesystems. Die Anlage umfasst auch periphere Einheiten wie Flüssig-Gas-Trennanlagen, Wärmemanagement, Wasserproduktion, Leistungselektronik und Gasreinigung.

Herausforderungen: Hochdruck, aggressive Medien und Null-Fehler-Toleranz

Die Produktion von grünem Wasserstoff durch alkalische Druckelektrolyse ist anspruchsvoll: hoher Druck von 27 bar, Temperaturen von 95 Grad Celsius, der Einsatz von ätzender Kalilauge (KOH), zwei reaktive Gase und häufige Druckwechsel stellen hohe Anforderungen an die Messtechnik in den Anlagen. Die Sensoren müssen präzise und zuverlässig arbeiten und den Anforderungen an funktionale Sicherheit (SIL) und Explosionsschutz (ATEX) gerecht werden. Gleichzeitig sollen sie einfach zu installieren und digital integrierbar sein, um eine weltweit einsetzbare Lösung zu bieten.

Die Sensoren werden an verschiedenen Stellen in den Elektrolyseuren eingesetzt, um den Wasserstoff-, Sauerstoff- und Elektrolytdruck sowie den Füllstand zu messen. Sie überwachen und steuern den Prozess im gesamten Rohrleitungs- und Behälterlayout. Die Elektrolyse findet im Inneren des Stacks statt, wo Sauerstoff und Wasserstoff durch den KOH-Elektrolyten transportiert werden. Die Ströme werden in Separatoren geleitet, um Gase aus der Flüssigphase zu entfernen. Die Gase werden gereinigt, um hochreinen Wasserstoff zu erzeugen, während die Flüssigkeiten in Wärmeübertragern gekühlt und zurück in die Elektrolysezellen geführt werden. Neben dem Kernprozess müssen auch die periphere Einheiten wie die Wasserproduktion, Stickstoffversorgung und das Kühlsystem überwacht werden.

VEGA liefert Messtechnik für die Wasserstoff-Elektrolyse

„Sicherheit ohne Kompromisse ist bei der Auswahl unseres Anlagenequipments entscheidend. Und VEGA überzeugte uns nicht nur in Sachen Zuverlässigkeit, sondern auch als weltweit bekannte Marke“, erklärt Javier Fernandez de Manzanos, Technischer Direktor bei Nordex Electrolyzers: „Auch der technische Support war bei der Entscheidung wichtig.“

VEGA bietet Sensoren für die Bedingungen in den Elektrolyseuren. VEGAFLEX 81 misst die Füllstände in Separatoren und Gaswäschern – auch bei wechselnden Phasen, sprich Gasblasen im Flüssigkeitsstrom. Das geführte Radar liefert auch in turbulenten Medien genaue Werte.

Druck– und Füllstandsensoren von VEGA sorgen in den Elektrolyseuren für zuverlässige Messwerte und bilden die Grundlage für die Steuerung und Sicherheitsinstrumentierung. © VEGA Grieshaber KG

VEGABAR 82, ausgestattet mit der keramischen CERTEC^®-Messzelle, übernimmt die Druckmessung in allen Hauptleitungen: H₂, O₂, Elektrolyt, deionisiertes Wasser und Kühlkreisläufe. Die Messzelle ist diffusionsdicht, chemikalienresistent und übersteht mehrfache Druckwechsel.

VEGABAR 29 kommt dort zum Einsatz, wo präzise Filtrationsüberwachung gefragt ist – direkt vor und nach den Elektrolyt-Filtern. Die metallische Messzelle widersteht dauerhaft hohen Drücken und ist wartungsfreundlich verbaut.

Die Sensoren von VEGA bieten nicht nur genaue Messwerte, sondern auch Sicherheit. Mit Zertifizierungen nach IEC 61508 für sicherheitsrelevante Prozesse, ATEX- und IECEx-Zulassungen für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen, ölfreien keramischen Messzellen, Gold-Rhodium-Beschichtungen und Diagnosefunktionen für vorbeugende Wartung bieten sie eine umfassende Technik. Die Sensoren sind einfach zu installieren, flexibel und effizient, auch dank Technologien wie Bluetooth-Integration oder IO-Link für die Fernparametrierung.

Teamarbeit auf Augenhöhe

Die Inbetriebnahme der Sensoren übernahm das Team von Nordex Electrolyzers – unterstützt von den VEGA-Mitarbeitern. Die Zusammenarbeit lief gut: „Schnelle Rückmeldung, fachlich stark, lösungsorientiert – so wünscht man sich Support“, so das Feedback aus dem Team.

Die Sensoren wurden in einem modularen Skid-System verbaut –mobil und skalierbar. Damit sind auch internationale Projekte ohne großen Installationsaufwand realisierbar. Ob in Spanien, Deutschland oder künftig im Nahen Osten: Die Technik steht.

Die Sensorik von VEGA macht im Prototyp von Nordex Electrolyzers seit nun über einem Jahr genau das, was sie soll: sie liefert verlässliche Messdaten, auch unter Lastwechseln. Und das bei aggressiven Medien, schwankenden Temperaturen und hohen Prozessdrücken. „VEGA war für uns die richtige Entscheidung“, sagt Javier Fernandez de Manzanos. „Sicherheit, einfache Bedienung, absolute Zuverlässigkeit – das war entscheidend.“

Dank der genauen Messdaten konnte die Effizienz der Anlage optimiert und der Gasreinheitsgrad auf hohem Niveau stabilisiert werden – auch im Teillastbetrieb, wo andere Systeme oft schwächeln.

Ausblick: Grüner Wasserstoff aus Windkraft im Fokus

Xavier Magallon,
Branchenmanager Energie bei VEGA Instrumentos. © VEGA Grieshaber KG

Nordex Electrolyzers ist überzeugt, dass VEGA-Sensoren die Produktion von grünem Wasserstoff aus Windstrom im MW-Maßstab unterstützen werden. Die Erfahrungen aus dem Prototyp fließen in die Weiterentwicklung ein, um das Ziel einer dezentralen, wirtschaftlichen und sicheren Wasserstoffproduktion zu erreichen. Die Messtechnik von VEGA spielt eine entscheidende Rolle, um unter extremen Bedingungen zuverlässig zu arbeiten. Die Technologie aus Spanien wird somit zu einem wichtigen Beitrag für die Energiewende in Europa.