Neues Elektrolyseprojekt Power-to-Gas soll wirtschaftlich werden

Forscher und Ingenieure wollen die Kosten für Wasserstoffherstellung durch einen Technologietransfer aus der Automobilindustrie senken. Im Fokus stehen dabei die Leistungselektronik, Steuerung und Sensorik, die für Autos oft günstig in Großserie produziert werden.

Wie mithilfe von Fahrzeugtechnologie kostengünstig Wasserstoff hergestellt werden kann, erforscht der Engineering-Partner IAV zusammen mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), dem Reiner Lemoine Institut (RLI) und der Wasserelektrolyse Hydrotechnik (HT). Im Rahmen des Projekts „ecoPtG“ entwickeln die Forscher und Ingenieure einen alkalischen Wasserelektrolyseur mit einer Leistung von 100 Kilowatt. Damit wollen sie die wirtschaftliche Herstellung von CO2-neutralem Wasserstoff demonstrieren und die Speicherung von Strom ermöglichen.

Im Zuge der Energiewende wird zunehmend Strom aus fluktuierenden Quellen erzeugt. Die Energiegewinnung aus Sonne und Wind ist abhängig von der Witterung und starken Schwankungen unterworfen. So entstehen regional Situationen, bei denen die regenerative Stromproduktion den Bedarf zeitweise übersteigt. Bei der Lösung dieser Herausforderung und bei der Dekarbonisierung des Verkehrs, also einem Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energieträger, spielt Wasserstoff – erzeugt im sogenannten Power-to-Gas-Verfahren – eine Schlüsselrolle: Durch die Umwandlung von Strom zu Gas wird Sonnen- und Windenergie speicherbar. Bei Bedarf kann der Wasserstoff rückverstromt oder aber als klimafreundlicher Kraftstoff von Brennstoffzellenfahrzeugen genutzt werden.

Bisher standen die hohen Investitionskosten gerade bei kleineren Elektrolyseuren einer Markteinführung im Wege. Die Partner IAV, ZSW, RLI und HT wollen dies mit ihrem Projekt „ecoPtG“ ändern: Durch ein einfaches Konzept, vereinfachte Fertigungsverfahren und günstige Materialien wie Kunststoff soll die geplante alkalische 100-Kilowatt-Elektrolyse fit für den Markt werden. Um das zu erreichen, nutzen die Projektpartner vor allem die Erfahrungen der Automobilindustrie. Im Fokus stehen dabei die Leistungselektronik, Steuerung und Sensorik sowie verfahrenstechnische Komponenten, etwa für die Temperierung und Medienkreisläufe. Viele dieser Komponenten werden für Autos mit verschiedenen Antriebstechniken günstig in Großserie hergestellt – und erfüllen zugleich die Anforderungen der Elektrolyse. Im Rahmen von „ecoPtG“ wird geprüft, wie genau der Technologietransfer erfolgen kann.

„Peripherie-Bauteile wie das Steuergerät oder die Leistungselektronik sind ein Kostentreiber und damit auch eine große Hürde für die industrielle Anwendung von kleineren Elektrolyseuren. Diese Bauteile kennen wir aus der Fahrzeugentwicklung, wo sie in großer Stückzahl zu geringen Kosten bereits produziert werden. IAV will im Projekt ,ecoPtG‘ dieses Know-how nutzen und Fahrzeugtechnologie in Elektrolyseure erfolgreich integrieren“, sagt Dr.-Ing. Christopher Severin, Abteilungsleiter Systementwicklung und Konzepte Brennverfahren bei IAV. „Unser Ziel ist es, einen modularen Low-Cost-Elektrolyseur der 100-Kilowatt-Klasse für die Produktion von 4–35 Kilogramm Wasserstoff pro Tag zu entwickeln.“

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Projekt „ecoPtG“ aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages mit insgesamt rund 4,75 Millionen Euro.