Elektrolyseurfertigung bei Siemens Energy

Siemens Energy und Air Liquide wollen gemeinsam Elektrolyseure für grünen Wasserstoff bauen (Bild: Siemen Energy)

Mit der deutsch-französischen Partnerschaft wollen die beiden Unternehmen ihre Kompetenzen bündeln und zu einer nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft in Europa beitragen. Die Produktion soll in der zweiten Jahreshälfte 2023 beginnen. Bis 2025 wollen Siemens Energy und Air Liquide die jährliche Produktionskapazität auf drei Gigawatt hochfahren.

Vorbehaltlich der Genehmigung der Gründung durch die zuständigen Behörden wird Air Liquide 25,1 Prozent an dem Gemeinschaftsunternehmen übernehmen und Siemens Energy wird 74,9 Prozent halten. Das Joint Venture wird seinen Sitz in Berlin haben. Die Elektrolyseurfertigung im Multi-Gigawattbereich, in der die Elektrolysemodule ("Stacks") für das Gemeinschaftsunternehmen hergestellt werden, soll ebenfalls in der deutschen Hauptstadt angesiedelt werden. Diese Fabrik soll die beiden Joint-Venture-Partner  mit Stacks für ihr breites Kundenspektrum beliefern und damit den schnell wachsenden Markt bedienen.

Die Stacks basieren auf der PEM-Elektrolyse (PEM: Protonen-Austausch-Membran). Sie zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und eignen sich besonders gut für den flexiblen Betrieb mit volatilen erneuerbaren Energien. Die Unternehmen haben außerdem vereinbart, im Rahmen der Partnerschaft F&E-Kapazitäten zur Verfügung zu stellen, um gemeinsam die nächste Generation von Elektrolyseur-Technologien zu entwickeln.

Was ist eine Protonen-Austausch-Membran?

Protonen Austausch Membran Stack
PEM-Elektrolysemembranen (Bild: Siemens Energy)

Protonen-Austausch-Membranen sind halbdurchlässige (semipermeable) Membranen die Protonen durchlassen, während der Transport von Gasen wie Wasserstoff verhindert wird. PEM kommen sowohl bei der Wasserelektrolyse zur Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff zum Einsatz, als auch in Brennstoffzellen. Sie werden aus Polymer- oder Kompositmembranen hergestellt. Die Membrane trennt Anode und Kathode elektrisch voneinander. Die Membran ist protonenleitend, d.h. die positiv geladenen Wasserstoff-Ionen (H+) können die Membran passieren.

Bei der Elektrolyse wird die Membran von Wasser umspült. Wird an die Membran elektrische Spannung angelegt, wandern Protonen durch die Membran: An der Kathode entsteht Wasserstoff, an der Anode Sauerstoff.

Die Elektroden sind mit einem Katalysator belegt, der die Aktivierungsenergie für die Aufspaltung der Wassermoleküle in Sauserstoff und Wasserstoff verringert.

Wofür steht die Abkürzung PEM?

PEM ist die englische Übersetzung für Protonen-Austausch-Membran (Proton Exchange Membrane). Häufig werden PEM auch als Polymerelektrolyt-Membranen bezeichnet.#

Was ist der Zweck der Elektrolyse von Wasser?

Bei der Wasserelektrolyse wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. So lässt sich beispielsweise regenerativ aus Sonnen- oder Windkraft erzeugter Strom in Form von Wasserstoff - einem sehr energiereichen Molekül - speichern. Wasserstoff kann wiederum als Gas entweder per Pipeline (z.B. Wasserstsoff-Beimischung zum Erdgas-Netz) oder als Flaschengas transportiert werden. Da der Transport von Gasen über weite Strecken teuer ist, lässt sich der Wasserstoff mit Stickstoff zu Ammoniak umsetzen - ein energiereiches Gas, das sich deutlich einfacher verflüssigen lässt.

Strategische Partnerschaft mit großen Zielen - erstes Großprojekt in Frankreich

Die strategische Partnerschaft profitiert aus Sicht der Kooperationspartner von einem breiten Portfolio von Wasserstoffprojekten der beiden Unternehmen. Anvisiert werden umfangreiche Wasserstoffprojekte im industriellen Maßstab, die in Kooperation mit den Kunden umgesetzt werden. Dadurch soll eine Basis für den schnellen Hochlauf der Elektrolysekapazitäten entstehen, um grünen Wasserstoff wettbewerbsfähig zu erzeugen. Eines der ersten Vorhaben ist das Elektrolyseur-Projekt Air Liquide Normand’Hy in der Normandie (Frankreich), das in der ersten Phase voraussichtlich eine Kapazität von 200 Megawatt (MW) erreichen wird. Die Montage der Elektrolysesysteme für dieses Projekt soll in Frankreich erfolgen. Hier finden Sie einen CT-Beitrag zu den verschiedenen Wasserstoff-Farben.

„Wir wollen eine treibende Kraft für die Wasserstofftechnologie sein“, sagte Christian Bruch, Vorstandsvorsitzender von Siemens Energy. „Um grünen Wasserstoff wettbewerbsfähig zu machen, brauchen wir in Serie gefertigte, kostengünstige und skalierbare Elektrolyseure. Außerdem benötigen wir starke Partnerschaften. Wir freuen uns darauf, gemeinsam mit Air Liquide, das seit mehr als 50 Jahren eine Vorreiterrolle im Bereich Wasserstoff einnimmt, innovative Lösungen umzusetzen und den neuen Wasserstoffmarkt zu gestalten.“ Weitere Berichte zu aktuellen Elektrolyseprojekten finden Sie hier.

CT-Fokusthema Wasserstoff

(Bild: Corona Borealis – stock.adobe.com)

In unserem Fokusthema informieren wir Sie zu allen Aspekten rund um das Trendthema Wasserstoff.

 

  • Einen Überblick über die ausgewählten Artikel zu einzelnen Fragestellungen – von der Herstellung über den Transport bis zum Einsatz von Wasserstoff – finden Sie hier.
  • Einen ersten Startpunkt ins Thema bildet unser Grundlagenartikel.

Fördermittel von der EU

François Jackow, Chief Executive Officer von Air Liquide, sagte: „Die Gründung dieses deutsch-französischen Joint Ventures ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem führenden europäischen Ökosystem für erneuerbaren und kohlenstoffarmen Wasserstoff. Durch die Ausweitung der Produktion von Elektrolyseuren in großem Maßstab werden Air Liquide und Siemens Energy in der Lage sein, ihren Kunden Zugang zu großen Mengen an wettbewerbsfähigem erneuerbarem Wasserstoff zu verschaffen und deren Aktivitäten zu dekarbonisieren. Im Einklang mit seiner Strategie für nachhaltige Entwicklung setzt sich Air Liquide mehr denn je dafür ein, Wasserstoff zu einer treibenden Kraft der Energiewende und des Kampfes gegen die globale Erwärmung zu machen.“

Die Partner haben sich um von den EU-Ländern finanzierte Fördermittel für Großprojekte aus dem EU-Innovationsfonds sowie des europäischen Green Deal und des IPCEI Wasserstoff (IPCEI, „Wichtige Vorhaben von gemeinsamem europäischem Interesse“) beworben und werden dies auch weiterhin tun.

In unserem fortlaufend aktualisierten Ticker halten wir Sie über alle Entwicklungen rund um das Trendthema Wasserstoff auf dem Laufenden.

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