ZSW zieht positive Zwischenbilanz bei Erzeugung von grünem Wasserstoff

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Vier Monate nach Inbetriebnahme der industriellen Power-to-Gas-Anlage in Grenzach-Wyhlen hat das ZSW eine positive Zwischenbilanz gezogen. In den ersten vier Monaten habe die Anlage mit einem Megawatt elektrischer Anschlussleistung zuverlässig funktioniert, erklärten die Stuttgarter Forscher am Dienstag. Sie wird von der Energiedienst AG betrieben und ist direkt an das Rhein-Wasserkraftwerk Wyhlen gekoppelt. Das ZSW koordiniert das Forschungsprojekt, das mit 4,5 Millionen Euro als Leuchtturmprojekt vom Land Baden-Württemberg gefördert wird. Zudem gehört es zu den Gewinnern, die das Bundeswirtschaftsministerium 2019 als „Reallabore der Energiewende“ auswählte.

Seit der Inbetriebnahme im Dezember 2019 habe die Anlage bereits 1850 Betriebsstunden hinter sich, hieß es vom ZSW weiter. Dabei sei die Anlage sowohl bei Volllast als auch in verschiedenen Teillastzuständen vollautomatisch im 24-Stunden-Betrieb gefahren worden. Das Monitoringsystem des ZSW zeige, alle wesentlichen Komponenten und Subsysteme funktionierten einwandfrei. Der Gesamtwirkungsgrad von Strom zu hochreinem, auf 300 bar komprimiertem Wasserstoff liegt den ZSW-Daten zufolge aktuell bei bis zu 66 Prozent bezogen auf den Brennwert des Gases. In den 1850 Betriebsstunden seien dabei 62 Trailer mit brennstoffzellentauglich Wasserstoff befüllt worden. Jeder dieser Behälter fasst rund 300 Kilogramm grünen Wasserstoff.

Theoretisch könnten in der Power-to-Gas-Anlage täglich bis zu 500 Kilogramm Wasserstoff erzeugt worden, was einer durchschnittlichen Tagesfahrleistung von mehr als 1000 Brennstoffzellen-PKW entspricht, wie die Forscher weiter berichten. Da der Strom für die Erzeugung direkt aus dem Rhein-Wasserkraftwerk stamme und die Nutzung des öffentlichen Stromnetzes nicht erforderlich sei, entfallen Netzentgelte und EEG-Anlage. Zudem könne die Anlage somit rund um die Uhr unter Volllast laufen, anders als wenn die Erzeugung des grünen Wasserstoffs von der volatilen Einspeisung von Photovoltaik- oder Windkraftanlagen abhängig sei. Dies verbessert die Wirtschaftlichkeit und ermöglicht dem ZSW schnell umfangreiche Erfahrungen im kommerziellen Betrieb.

Nach dem heutigen Stand der Technik und unter idealen Bedingungen, etwa einer Betriebszeit von 8000 Stunden pro Jahr lässt sich der grüne Wasserstoff für knapp unter 5 Euro pro Kilogramm herstellen, wie Marc-Simon Löffler vom ZSW auf Anfrage von pv magazine erklärte. Mit dem Leuchtturmprojekt sollen die Erzeugungskosten für strombasierten Wasserstoff möglichst noch halbiert werden.

Dazu schaut sich das ZSW in dem angedockten Forschungsprojekt an, wie die Erzeugungskosten durch technologische Verbesserungen noch gesenkt werden können. Möglichkeiten dazu bieten die Erhöhung des Wirkungsgrads oder der Einsatz kostengünstiger Materialien, wie Löffler weiter erklärt. So erprobe das ZSW in der Forschungsanlage im Parallelbetrieb zur kommerziellen Anlage verbesserte Elektrolyseblöcke mit maximal 300 Kilowatt Leistung. Aber auch Unternehmen könnten dort Komponenten testen und optimieren, um sie später in ihren kommerziellen Anlagen einzusetzen.

Das ZSW kann auch bereits erste Entwicklungserfolge aus der Forschungsanlage vermelden. So sei es gelungen, mit neuen Elektrodenbeschichtungen 20 Prozent mehr Leistungsdichte als in den kommerziellen Elektrolyseblöcken zu erreichen – also würden für die gleiche Leistung weniger Rauminhalt und Material benötigt. Dies schlage sich automatisch in den Erzeugungskosten für den Wasserstoff nieder, da sich die Investitionskosten am Bauvolumen orientierten und die Elektrolyseblöcke mit rund 40 Prozent bei den Kosten zur Umwandlung des erneuerbaren Stroms niederschlagen.

Die offizielle Einweihung der Anlage war bereits im Winter 2018. Insgesamt arbeiten bei dem Power-to-Gas-Projekt zwölf Partner zusammen – vier Forschungsinstitute und acht assoziierte Industriepartner. Neben dem ZSW sind auch das DLR, das Fraunhofer ISE und das KIT an den Forschungsareiten beteiligt. Als Industriepartner sind neben dem Betreiber Energiedienst die Daimler-Tochter Nu Cell Sys, der Zweckverband RBB Böblingen, die Stadtwerke Sindelfingen, der Fernleitungsnetzbetreiber Terranets bw, der Elektrolyseur-Hersteller Mc Phy Deutschland, der Membranproduzent und Anlagenbauer Fumatech BWT sowie die Landesagentur für neue Mobilitätslösungen und Automotive Baden-Württemberg bei dem Projekt an Bord.

Anmerkung der Redaktion: Nach dem freundlichen Hinweis eines Lesers haben wir die Zahl im Vorspann des Artikels korrigiert. Es sind 18.000 Kilogramm Wasserstoff, nicht 1800 Kilogramm. Wir bitten, den Fehler zu entschuldigen.