Eine zukunftssichere Versorgung mit Wasserstoff ist für die Erreichung der Klimaschutzziele unabdingbar. Die Herstellung des Moleküls ist derzeit allerdings noch so teuer, dass es gegenüber anderen Energieträgern schlicht nicht wettbewerbsfähig ist. Der Lösung dieses Problems widmet sich ein Forschungsprojekt, das die Produktion von Elektrolyseuren in die Massenfertigung bringen will.
Die Enapter GmbH und die Fachhochschule Münster (FH Münster) arbeiten in ihrem Projekt ELEFACT an wesentlichen Stellschrauben, die den Markthochlauf von Wasserstoff signifikant beschleunigen können. Das Projektteam strebt die automatisierte Massenfertigung von sogenannten AEM-Elektrolyseuren an, was eine erhebliche Reduzierung der Anlagenkosten bedingt - und damit auch den Wasserstoff selbst günstiger macht.
Das Projekt auf einen Blick
Kurztitel: ELEFACT
Projektname: Innovative Entwicklung von Maschinen-Blueprints für die AEM Massenfertigung
Projektpartner: Enapter GmbH (Berlin) und Fachhochschule Münster
Projektstart: 15.06.2021
Projektlaufzeit: 4 Jahre
Förderrichtlinie: progres.NRW – Innovation
Fördersumme: 12.523.298,32 Euro
Innovative Herstellungstechnologie
Die AEM-Elektrolyse ist noch ein relativ junges Verfahren, das erst in den letzten Jahren entwickelt wurde. Die Qualität dieser neuen Technologie liegt vor allem darin, dass die einzelnen Vorteile der bisher vorherrschenden Elektrolyseverfahren darin kombiniert werden. Die AEM-Elektrolyse vereint sowohl die Stärke der Alkalielektrolyse – nämlich die Verwendung kostengünstiger Materialien – als auch die hohe Leistungsfähigkeit des Proton-Exchange-Membrane-Verfahrens (PEM-Elektrolyse) in sich.
Der Vorgänger dieser innovativen Anlagentechnologie wird in Pisa bereits seit 2019 von einem Schwesterunternehmen der Enapter GmbH in Handarbeit angefertigt. Allerdings können auf diese Weise nur etwa 50-100 Elektrolyseure pro Monat produziert werden. Im Projekt ELEFACT sollen die notwendigen Automatisierungselemente für eine Massenfertigung entwickelt, erprobt und implementiert werden, wodurch eine Steigerung der monatlichen Produktionszahlen auf 10.000 Stück ermöglicht werden soll.
Die Massenfertigung von AEM-Elektrolyseuren birgt großes Potential, die Kosten für das Endprodukt - den Wasserstoff - erheblich zu reduzieren. Das Verfahren an sich eröffnet bereits zahlreiche kostenrelevante Verbesserungen gegenüber den bisherigen Produktionsmethoden. Beispielsweise wird nicht nur die Produktivität und Stabilität der Membranen erhöht oder eine optimale Bestimmung der Größenskalierung möglich, die innovative Verfahrenstechnologie erlaubt auch den Verzicht auf teure Katalysatoren wie zum Beispiel Edelmetalle. Auch die Erhöhung der Stromdichte sowie der Lebensdauer der Anlagen sind wesentliche Vorteile der AEM-Elektrolyseure. Das Hochfahren der Produktionszahlen hat – wie bei allen Herstellungsprozessen – ebenfalls eine deutliche Kostensenkung zur Folge. Neben dem Erreichen von Skaleneffekten wird gleichzeitig auch der anfallende Produktionsaufwand verringert.
Wissenschaftliche Projektbegleitung
Der Beantwortung der wissenschaftlichen Fragestellungen, die mit der Projektumsetzung einhergehen, widmet sich die FH Münster. Das betrifft beispielsweise die Automatisierung der Katalysator- und Elektrodenherstellung sowie der Stack- und Elektrolyseur-Montage. Die erfolgreiche Etablierung dieser Prozesse wird von der FH Münster durch mehrere Lehrstühle und Institute wissenschaftlich begleitet und unterstützt.
Das Vorhaben soll künftig an einem neuen Campus der Enapter GmbH in Saerbeck in der Nähe des Flughafens Münster/Osnabrück realisiert werden. Bis zur Fertigstellung des Bauvorhabens finden in den Räumlichkeiten der FH Münster im Bioenergiepark Saerbeck die notwendigen Vorarbeiten für eine erfolgreiche Projektumsetzung statt. Dabei haben es sich die Projektpartner zum Ziel gesetzt, gut ein Jahr nach Projektende die Markteinführung eines neuen Elektrolyseurs – basierend auf den Ergebnissen und Erfolgen aus dem Projekt – zu bewerkstelligen.
Förderung durch das Land
Die nordrhein-westfälische Landesregierung ist sich der Relevanz und der Chancen bewusst, die eine Reduktion der Kosten für regenerativ erzeugten Wasserstoff mit sich bringen. In der Wasserstoff Roadmap für Nordrhein-Westfalen wird ein Anstieg des lokalen Wasserstoffbedarfs bis zum Jahr 2050 auf insgesamt 104 Terrawattstunden pro Jahr prognostiziert. Im Vergleich dazu: Der heutige Wasserstoffverbrauch des Landes liegt bei jährlich etwa 16,5 Terrawattstunden. Die vielversprechenden Fortschritte in Richtung einer starken und wettbewerbsfähigen Wasserstoffwirtschaft, die das Projekt ELEFACT ermöglicht, werden daher vom Land gefördert. Über eine Projektlaufzeit von vier Jahren stellt die nordrhein-westfälische Landesregierung eine Fördersumme von über 12,5 Millionen Euro zur Verfügung.
Stand: Juni 2021
