Linde Gaseproduktion in Leuna

Linde will seine Industriegaseproduktion in Leuna ausbauen und plant eine 24 MW-Anlage zur Wasserstoffelektrolyse. Bild: Linde

| von Armin Scheuermann

Der neue 24-Megawatt-Elektrolyseur wird grünen Wasserstoff für die Versorgung der Industriekunden von Linde produzieren und soll diese über das bestehende Pipelinenetz versorgen. Darüber hinaus soll verflüssigter grüner Wasserstoff an Tankstellen und andere Industriekunden in der Region vertreiben werden. Mit dem insgesamt produzierten grünen Wasserstoff können rund sechshundert Brennstoffzellenbusse betankt werden, die damit 40 Millionen Kilometer fahren und bis zu 40.000 Tonnen Kohlendioxid-Auspuffemissionen pro Jahr einsparen würden.

Der Elektrolyseur wird von der ITM Linde Electrolysis GmbH, einem Joint Venture von Linde und ITM Power, gebaut und nutzt die hocheffiziente PEM-Technologie. Die Anlage soll in der zweiten Hälfte des Jahres 2022 die Produktion aufnehmen.
 "Dieses Projekt zeigt, dass die Kapazität von Elektrolyseuren weiter zunimmt und ist ein Sprungbrett zu noch größeren Anlagen", sagte Jens Waldeck, President Region Europe West, Linde.

Weitere Großprojekte in Planung

Im vergangenen Jahr hatte Shell in der Rheinland Raffinerie in Wesseling eine mit ITM Power gebaute 10-MW-Elektrolyseanlage für die Produktion von grünem Wasserstoff in Betrieb genommen und dafür den Weltrekord für die H2-Elektrolyse mit PEM-Technologie für sich in Anspruch genommen. Shell plant, die Anlage bei positiven Erfahrungen deutlich zu vergrößern.

Das derzeit wohl ergeizigste Projekt soll in Saudi Arabien entstehen: Dort will das Joint Venture aus Air Products, ACWA Power und NEOM am Roten Meer eine Wasserstoffelektrolyse auf Basis von vier Gigawatt Sonnen- und Winenergie bauen. Das Gas soll in grünen Ammoniak umgesetzt und so transportiert werden. Die Anlage, die 2025 in Betrieb gehen soll, nutzt Elektrolysetechnologie von Thyssenkrupp sowie ein Ammoniakverfahren von Haldor Topsoe.

Die im 2. Halbjahr 2020 bekannt gewordenen Wasserstoffprojekte haben wir in einer Bildergalerie für Sie zusammengefasst.

 

 

Protonen Austausch Membran (PEM)

PEM-Elektrolysemembran von ITM Power.
PEM-Elektrolysemembran von ITM Power. Bild: ITM Power

Was ist eine Protonen-Austausch-Membran?

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.

 

 

Welche Farben hat Wasserstoff?

Thermometer misst Erderwärmung
Grüner Wasserstoff soll künftig dazu beitragen, die Erderwärmung zu reduzieren. Bild: Frank Peters - Fotolia

Wasserstoff ist an sich ein farbloses Gas. Dennoch ist in der Öffentlichkeit von grünem, blauem, grauem oder gar türkisfarbenem Wasserstoff die Rede. Die Farben stehen dabei nicht für spektrale Absorptionseigenschaften und sichtbares Licht, sondern geben Auskunft über die Art der Produktion.

Was ist grüner Wasserstoff?

Grüner Wasserstoff wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt. Die Energie dafür stammt bei grünem Wasserstoff auschließlich aus Strom, der aus Wind, Wasserkraft, Photovoltaik und generell erneuerbaren Ressourcen gewonnen. Bei der Produktion wird kein Kohlendioxid erzeugt.

Was ist grauer Wasserstoff?

Grauer Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Meist wird dazu Erdgas in einem Dampfreformer in Wasserstoff und CO2 umgewandelt. Das entstehende Kohlendioxid wird über den Schornstein in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt so den globalen Treibhauseffekt: Bei der Produktion einer Tonne Wasserstoff entstehen zirka 10 Tonnen CO2.

Was ist blauer Wasserstoff?

Blauer Wasserstoff ist grauer Wasserstoff, dessen Kohlendioxid bei der Entstehung abgeschieden und gespeichert wird. Man spricht von CCS - Carbon Capture and Storage. Mögliche Lagerstätten sind leere Erdöl- oder Erdgaslagerstätten oder salzwasserführende Grundwasserleiter (Aquifere). Blauer Wasserstoff kann an Punktquellen wie fossilen Kraftwerken oder großen Chemieanlagen eine Option sein. Weil das bei der Wasserstoffproduktion erzeugte CO2 bei dieser Spielart nicht in die Atmosphäre gelangt, ist die Produktion von blauem Wasserstoff im Hinblick auf die Klimawirksamkeit CO2-neutral.

Was ist türkis-farbiger Wasserstoff?

Türkiser Wasserstoff wird durch die thermische Spaltung von Methan (Methanpyrolyse) hergestellt. Weil die Reaktion unter Ausschluss von Sauerstoff abläuft, entsteht kein Kohlendioxid, sondern fester Kohlenstoff. Damit das Verfahren tatsächlich CO2-neutral arbeitet, muss der Hochtemperatur-Reaktor mit erneuerbaren Energien beheizt werden. Zudem darf der entstehende Kohlenstoff nicht verbrannt sondern muss gelagert werden.

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