Wasserstoffwirtschaft: PEM verdeutlicht Potenziale von Elektrolyseursystemen
Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen hat seinen ersten Leitfaden zur Herstellung von Elektrolyseursystemen für klimafreundliche Wasserstoffproduktion veröffentlicht. Das mit dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) in deutscher und englischer Sprache erstellte und kostenfrei erhältliche Dokument erklärt auf mehr als 20 Seiten unter anderem das Funktionsprinzip, den Systemaufbau und den Produktionsprozess von Elektrolyseuren, die durch elektrischen Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff umwandeln.
Wasserstoffmarkt und Elektrolyseurkapazitäten fehlen bislang
„Im Verkehrssektor, in der Chemie-Industrie und in der Stahlproduktion wird zwar über die Verwendung von grünem Wasserstoff diskutiert, einen etablierten Wasserstoffmarkt und die dafür erforderlichen Elektrolyseurkapazitäten gibt es aber noch nicht“, sagt PEM-Leiter Professor Achim Kampker. Für die nächsten Jahre sei die Errichtung zahlreicher Fabriken für die Produktion von Elektrolyseur-Stacks und -Systemen erforderlich. Um die von der EU vorgegebenen Klimaschutzziele zu erreichen, sei bis 2030 ein Ausbau der europaweiten Elektrolyseurkapazitäten auf mindestens 40.000 Megawatt notwendig. Zum Vergleich: Bis Ende 2023 wird eine Elektrolyseurkapazität von wenigen Tausend Megawatt erwartet. „Wir brauchen also innerhalb von sieben Jahren allein für Europa mindestens eine Verachtfachung der aktuellen weltweiten Elektrolyseurkapazitäten“, erklärt Kampker.
Wir brauchen innerhalb von sieben Jahren allein für Europa mindestens eine Verachtfachung der aktuellen weltweiten Elektrolyseurkapazitäten.
In ihrem Leitfaden zeigen die RWTH-Institution sowie die VDMA-Arbeitsgruppen „Brennstoffzelle“ und „Power-to-X for Application“, wie der Produktionsprozess sogenannter PEM-Elektrolyseursysteme aussieht und wie die Elektrolyseur- von der etablierteren Brennstoffzellenherstellung profitieren kann. Der Fokus liegt dabei auf den für Elektrolyseursysteme spezifischen Produktionsprozessen. Das Dokument gibt außerdem einen Überblick zu den unterschiedlichen Elektrolyseursystemen, die in Zukunft am Markt verfügbar sein werden.
Auch neue Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energie vonnöten
Im Mobilitätsbereich könnten vor allem in den heute noch CO2-intensiven Nutzfahrzeugen künftig Brennstoffzellen zum Einsatz kommen, die Wasserstoff elektrochemisch in elektrische Energie umwandeln. „Da bei dieser Reaktion lediglich Wasser anfällt, ist die Brennstoffzelle als Wandlungseinheit eine saubere Lösung innerhalb des elektrischen Antriebs“, sagt Kampker. Um mit dem Einsatz „grünen“ Wasserstoffs jedoch die verkehrsbedingten CO2-Emissionen reduzieren zu können, sei der Einsatz von Elektrolyseuren notwendig, die den Wasserstoff bereitstellen. Neben der Mobilität gelten etwa die chemische Industrie, die Stahlproduktion und die Gebäude-Energieversorgung als bedeutsame Absatzmärkte für Wasserstoff. Allen sei indes gemein, dass sie zur Markterschließung neben den erforderlichen Elektrolyseurkapazitäten auch Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energie errichten müssen, die den erforderlichen Strom für die Elektrolyseure bereitstellen. Zudem sei mit Blick auf die Infrastruktur der Aufbau vernetzter Transportleitungen notwendig.
Kostenfreier Download und weitere Publikationen
Hier ist der Leitfaden „Produktion von Elektrolyseursystemen“ erhältlich. Weitere Veröffentlichungen zu den Themenfeldern Batterie, Brennstoffzelle und Elektromotor sind im Bereich Leitfäden der Elektromobilität zu finden.