Günstiger Wasserstoff aus Ökostrom

Günstiger Wasserstoff aus Ökostrom

Die Erzeugung von Wasserstoff ist bislang teuer. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat in einer Forschungsplattform erfolgreich einen Beitrag zur Kostensenkung erprobt.

Die ZSW-Forschungs-Elektrolyseanlage (Foto: Energiedienst/Juri Junkov)
Die ZSW-Forschungs-Elektrolyseanlage (Foto: Energiedienst/Juri Junkov)

Die Erzeugung von Wasserstoff ist bislang teuer. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat in einer Forschungsplattform erfolgreich einen Beitrag zur Kostensenkung erprobt.

Wasserstoff ist ideal, um fossile Energieträger nach und nach auch in der Mobilität und im Gebäudebereich zu ersetzen. So lassen sich der Feinstaub- und Stickstoffoxidausstoß reduzieren. Der gasförmige Energieträger kann Ökostromüberschüsse aufnehmen und den anderen Sektoren zur Verfügung stellen. Anfang 2019 ging ein Forschungselektrolyseur an einer kommerziellen Power-to-Gas-Aanlage im süddeutschen Grenzach-Wyhlen in den Testbetrieb – mit Erfolg.

Ein Fünftel mehr Wasserstoff

Die Wissenschaftler erreichten durch eine neue Elektrodenbeschichtung 20 Prozent mehr Leistungsdichte als der industrielle Anlagenteil. Sie erzeugte bei gleichem Bauvolumen und Energieverbrauch ein Fünftel mehr Wasserstoff als die Industrieanlage. Für die gleiche Leistung sind demzufolge weniger Rauminhalt und Material erforderlich. Die Dauerhaltbarkeit der weiterentwickelten Elektrodenbeschichtung müssen die Forscher jedoch noch zeigen.

Wasserstoff erzeugt man in Elektrolyseanlagen, indem man mithilfe von Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff teilt. Um die Kosten für den bisher teuren Prozess zu senken, haben die ZSW-Forscher mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft kürzlich eine Forschungsplattform an der industriellen 1-Megawatt-Anlage am Hochrhein errichtet.

„Die beteiligten Unternehmen und Institute können in der Forschungs-anlage Komponenten in einer Realumgebung testen und optimieren“, erklärt der Leiter des ZSW-Fachgebiets Regenerative Energieträger und Verfahren, Dr. Michael Specht. „Seit Januar erproben wir beispielsweise eine optimierte alkalische Druck-Elektrolyseanlage mit maximal 300 Kilowatt Leistung unter realen Bedingungen. Sie verfügt über neu entwickelte günstigere Elektroden und ist einfacher konstruiert“, so Specht weiter.

Mehr als 1.000 Brennstoffzellen-Pkw

Im weiteren Verlauf der Forschung will man unter anderem auch Verdichter, Gleichrichter und Druckbehälter hinsichtlich ihrer Kosten- und Effizienzpotenztialen analysieren. Aus erfolgversprechenden Ideen sollen Produkte werden. Die Investitionskosten für Elektrolyseuren stellen mit ca. 40 Prozent den größten Kostenanteil bei der Umwandlung des erneuerbaren Stroms dar. Jedes positive Forschungsergebnis schlägt sich auch im Preis des Wasserstoffs nieder. Hersteller von Elektrolyseanlagen profitieren von der Entwicklung als wichtigen Faktor der Kostensenkung. Das könnte die Etablierung der Technologie beschleunigen.

Im südbadischen Wyhlen will der Energieversorger Energiedienst AG eine Elektrolyseanlage zur Erzeugung von Wasserstoff im Industriemaßstab betreiben. Das Leuchtturmprojekt Power-to-Gas Baden-Württemberg läuft bereits seit November 2018. Die Anlage erzeugt pro Tag eine halbe Tonne Wasserstoff, was für eine durchschnittliche Tagesfahrleistung von mehr als 1.000 Brennstoffzellen-Pkw reicht. Der Einsatz erfolgt unter realen Bedingungen. Beide Anlagen nutzen den Strom aus dem benachbarten Wasserkraftwerk. Nach der Umwandlung wird der Wasserstoff aus den getrennten Elektrolyse-Einheiten zusammengeführt und per Lkw an den Nutzungsort transportiert.

Das Monitoring beider Anlagen inklusive Live-Datenüberwachung erfolgt durch das ZSW. Bis Ende des Jahres untersuchen die Forscher die Daten von ca. 4.000 Betriebsstunden. Partner aus Wirtschaft und Politik sind an dem Projekt beteiligt, das durch das Land Baden-Württemberg mit 4,5 Millionen Euro gefördert wird.