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DZ BANK schlüsselt auf Das ist der Stand bei der Wasserstoff-Technologie

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Wasserstoff-Infrastruktur-Projekte

Grüne Wasserstoffproduktion durch Elektrolyseure

Bei Power-to-Gas (Elektrische Energie zu Gas) handelt es sich um ein energiewirtschaftliches Konzept, nach dem mittels Wasserelektrolyse und unter Einsatz elektrischen Stroms Wasserstoff, hergestellt wird. Dieser Wasserstoff kann zur späteren Verwendung gespeichert werden. Zum Transport wird er meist durch Druck komprimiert oder bei starker Kühlung verflüssigt (LNG: Liquid Natural Gas oder LH2: Liquid Hydrogen).

Damit ist dieses Konzept interessant, um überschüssigen Strom aus regenerativen Quellen vorübergehend zu speichern. Durch sonnen- oder windreiche Tage produzieren Photovoltaikzellen und Windkraftanlagen schon jetzt häufig mehr Strom, als zur selben Zeit verbraucht werden kann. An schattigen oder windstillen Tagen fehlt dagegen Strom im Netz. Mit dem zur Klimaneutralität benötigten deutlichen Ausbau dieser Erzeugungskapazitäten verstärkt sich das Problem der Wetterabhängigkeit. Power-to-Gas unter Verwendung von Wasserelektrolyse könnte die Pufferfunktion übernehmen.

Im Rahmen des Salzgitter-Projekts SALCOS soll mittels Windkraft Wasserstoff erzeugt werden („Windwasserstoff Salzgitter“), der in der Direktreduktion zur Herstellung von Stahl eingesetzt werden soll. Hierzu plant Salzgitter die erste industrielle Sektorkopplung (regenerativer Strom, Wasserstofferzeugung und industrieller Verbraucher an einem Standort). Geplant ist der Bau von sieben Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von 30 Megawatt (MW) und von einer 2,5 MW-PEM-Elektrolyse bis Ende 2020.

Aktuell beträgt die weltweite Kapazität von Elektrolyseuren 20-25 GW. Elektrolyseure werden unter anderen von den deutschen Unternehmen thyssenkrupp, Siemens, Sunfire sowie von Nel ASA (Norwegen), Hydrogenics (Kanada), ITM Power (Vereinigtes Königreich) und McPhy (Frankreich) angeboten.

Zentrale Komponente des Elektrolyseurs, die Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit ganz wesentlich beeinflusst, ist eine ionenleitende Membran. Evonik hat eine neuartige anionenleitende Membran (AEM für Anion Exchange Membrane) entwickelt, die in der Wasserelektrolyse zur Herstellung von grünem Wasserstoff eingesetzt werden kann, um diesen Prozess kostengünstiger zu machen. Das AEM-Verfahren wird aktuell in kleinem Maßstab getestet und könnte die Kosten für den Bau von Elektrolyseuren deutlich reduzieren.

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