Kompaktes 1 MW-PEM-Wasserelektrolyse-System – regenerativer Wasserstoff für Mobilität und Energiespeicherung

Die entwickelte PEM-Elektrolyseanlage soll die Vorteile der PEM-Technologie (z. B. dynamisches Betriebsverhalten und hohe Leistungsdichte) in einer neuen Leistungsklasse zur Verfügung stellen und durch das Upscaling der Einheitengröße Kostenvorteile ermöglichen. Die Entwicklung des PEM-Elektrolyseurs sollte dabei den Anforderungen für den Einsatz im Mobilitätssektor (Erzeugung von grünem Wasserstoff als Treibstoff) sowie der hoch flexiblen Integration erneuerbarer Energien im Energie- und Wärmesektor genügen.

Herangehensweise, Methode/Technologie, Zeitplan:
Die Pilotanlage in Reitbrook wurde durch die beteiligten Partner entwickelt, errichtet und unter realen Bedingungen getestet. Hydrogenics war verantwortlich für die Konstruktion und den Bau der PEM-Elektrolyseanlage. Greenerity war zuständig für die Entwicklung und Lieferung der Membran-Elektroden-Einheiten, Uniper für die Errichtung der erforderlichen Nebenanlagen und für den Betrieb. Die wissenschaftlichen Partner, DLR und Fraunhofer ISE, unterstützten das Projekt durch Laboruntersuchungen an Membran-Elektroden-Einheiten und Kurzstacks sowie diversen weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen für eine Verbesserung der nächsten Generation von Elektrolysesystemen. Beide Institute haben außerdem umfangreiche Messprogramme konzipiert, an der Pilotanlage durchgeführt und ausgewertet.

Nach dem Projektstart im November 2012 wurde die PEM-Elektrolyse durch Greenerity (Membrantechnologie)und Hydrogenics (Stack und Anlage) bis zur Marktreife entwickelt und das eigentliche Stackdesign konzipiert.

Der Bau der Pilotanlage erfolgte 2014. Parallel wurden die Genehmigungsprozesse durchgeführt und Betriebspläne erstellt. Die offizielle Inbetriebnahme der Pilotanlage fand am 15. Oktober 2015 statt. Bis zum Ende des Projekts im September 2016 wurde die Anlage unter realen Bedingungen erprobt, getestet und an verschiedenen Stellen weiter optimiert.

Konkrete Errungenschaften, Ergebnisse:
Es konnten deutliche Effizienzsteigerungen gegenüber bestehenden Anlagen nachgewiesen werden. Insgesamt produzierte die Pilotanlage mehr als 100.000 Nm³, die in das Erdgasnetz eingespeist wurden.

Neben den Industriepartnern Uniper, Greenerity und Hydrogenics haben die beiden wissenschaftlichen Partner Fraunhofer ISE und DLR das Projekt begleitet und dabei z. B. das Alterungsverhalten untersucht.

Schwierigkeiten, Lerneffekte:
Die PEM-Technologie kann durch kompakte Bauweise und effizienten Betrieb die Wasserstoffgestehungskosten signifikant verringern. Die Einordnung von P2G-Anlagen als Letztverbraucher und der damit verbundene reale Strompreis erlauben derzeit keinen wirtschaftlichen Geschäftsbetrieb. Die betriebswirtschaftliche Realisierung des volkswirtschaftlichen Nutzens der P2G-Anlage muss durch die Anpassung des rechtlichen Rahmens unterstützt werden.