Bis 2030 soll Deutschland eine Elektrolyseleistung von 10 Gigawatt erreichen. Dieses Ziel erfordert nicht nur zahlreiche Produktionsstätten, sondern auch leistungsstarke Elektrolyseure im industriellen Maßstab. Im vergangenen Jahr haben mehrere Industriepartner wichtige Fortschritte beim Aufbau von Fabriken und Fertigungseinheiten für Elektrolyseure gemacht, wie die H2Giga-Konferenz in Berlin zeigte.

Einige Anlagen sind bereits in Betrieb, etwa die Gigawatt-Fabrik für PEM-Elektrolyseure von Siemens Energy in Berlin. Das H2Giga-Projekt SEGIWA hat Technologien für die automatisierte Serienfertigung von PEM-Elektrolyseuren erforscht, die in dieser Fabrik zum Einsatz kommen und Fertigungskapazitäten im Gigawatt-Bereich ermöglichen. Dazu gehört die erfolgreiche Automatisierung der Fertigung von Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) und der Stack-Montage.

Ein angebundenes Leitsystem verarbeitet die wesentlichen Prozess- und Qualitätsdaten dieser Anlagen. Es ist die Basis für einen digitalen Zwilling, einen sogenannten Flottenzwilling. Dieses digitale Modell kann mit den Produktionsdaten Risiken über den gesamten Lebenszyklus des Elektrolyseurs erkennen und minimieren. Dazu vergleicht es unter anderem Fertigungsdaten und Prozessparameter mit den Abnahmetests der Elektrolyseur-Stacks. Innovationen wie diese können Elektrolyseure zuverlässiger machen und so die Kosten der Wasserstoffproduktion senken.

Kooperation von Wissenschaft und Industrie beschleunigt H2-Hochlauf

Ein Merkmal des Leitprojekts H2Giga ist die enge Zusammenarbeit von Forschung und Industrie. Diese unterstütze und beschleunige den gesamten Entwicklungsprozess. Anna Mechler, Koordinatorin des H2Giga-Projekts PrometH2eus an der RWTH Aachen, betonte: „Durch den kontinuierlichen Austausch konnten wir gemeinsam mit unseren Partnern das Benchmarking neuer Elektroden entscheidend vorantreiben und den Wissenstransfer in die Industrie erfolgreich anstoßen.“

PrometH2eus entwickelt neue Methoden, um Sauerstoff-Elektroden in der alkalischen Elektrolyse unter praxisnahen Bedingungen zu testen und zu charakterisieren. So ermögliche eine neuartige Messzelle, Innovationen aus dem Labor schneller auf reale Elektrolyseure zu übertragen. Gemeinsam mit den Elektrolyseurherstellern Thyssenkrupp Nucera und De Nora soll diese Methode nun die Elektrodenforschung für industrielle Anwendungen effizienter machen. „Wir freuen uns besonders auf die letzten Skalierungsschritte im kommenden Projektjahr”, ergänzte Anna Melcher. Dies könne die Entwicklung weiter beschleunigen.

Weitere Erfolge der H2Giga-Projekte

Auf der Konferenz präsentierten viele weitere Partner des Leitprojekts ihre Erfolge aus dem vergangenen Jahr:

• Das H2Giga-Projekt DERIEL konnte einen Teststand für ein industrielles PEM-Elektrolyseurmodul in Betrieb nehmen, das mit modernen Analysemethoden konstant überprüft wird.
• Das Start-up WEW hat im April eine Musterfertigung für Elektrolyse-Stacks in Dortmund eröffnet. Sie ist Teil des BMBF-geförderten Projekts Stack Revolution – kurz StaR.
• Auch das Projekt PEP.IN setzt in H2Giga entwickelte Technologien bald in einer Giga-Factory für Elektrolyseure in Hamburg ein. Dort sollen sie für den Hersteller H-Tec Systems PEM-Elektrolyse-Stacks in Serie fertigen.
• Ein weiterer Meilenstein ist die Installation eines 20-Megawatt-Druck-Alkali-Elektrolyseurs (AEL) durch das Dresdner Unternehmen Sunfire, Koordinator des H2Giga-Projekts AEL4GW. Der Elektrolyseur kann stündlich bis zu 400 Kilogramm Grünen Wasserstoff produzieren.
• Enapter, Partner aus dem H2Giga-Projekt HY-Core, nahm bereits im Mai 2023 den größten AEM-Elektrolyseur der Welt in Betrieb. Bis zu 450 kg Grünen Wasserstoff kann dieser täglich herstellen.
• Die Partner des Projekts Technologie Plattform Elektrolyse (TPE) erstellten einen Leitfaden für Genehmigungsverfahren und erarbeiteten Trainings für den sicheren Umgang mit Wasserstoff.

Über H2Giga

H2Giga ist eines von drei Wasserstoff-Leitprojekten des BMBF. Etwa 120 Partner aus Forschung und Industrie erarbeiten darin Grundlagen für die Serienfertigung großskaliger Elektrolyseure. Die H2Giga-Projekte starteten im April 2021 und haben eine Projektlaufzeit von vier Jahren. Das BMBF fördert die Projekte insgesamt mit bis zu 500 Millionen Euro.

Die Wasserstoff-Leitprojekte bilden die bisher größte Forschungsinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) zum Thema Energiewende. In den Leitprojekten entwickeln Wirtschaft und Wissenschaft gemeinsam Lösungen für die deutsche Wasserstoffwirtschaft: Serienfertigung von großskaligen Elektrolyseuren (H2Giga), Erzeugung von Wasserstoff auf See (H2Mare), Technologien für den Transport von Wasserstoff (TransHyDE).

Weitere Informationen finden Sie hier.

(Quelle: Dechema/2024)