Verwertung von bisher ungenutztem Ökostrom

Die Elektrolyse reagiert innerhalb von Millisekunden auf das schwankende Angebot erneuerbarer Energiequellen und ist damit schneller als bisherige Verfahren. Der Prototyp einer Anlage mit der so genannten PEM-Technik produziert pro Stunde zwischen zwei und sechs Kilogramm Wasserstoff.

Ein solcher Container mit 0,3 Megawatt Spitzenleistung wurde nun im Rahmen des Projekts CO2RRECT (CO2-Reaction using Regenerative Energies and Catalytic Technologies) bei RWE im Innovationszentrum Kohle am Kraftwerksstandort Niederaußem in Betrieb genommen.

Hier werden jetzt Betriebssituationen simuliert, wie sie durch fluktuierende Stromeinspeisung entstehen können. Die Partner des Projekts, zu denen neben Siemens, RWE und Bayer auch zehn akademische Institute gehören, wollen elektrolytisch gewonnenen Wasserstoff einsetzen, um Kohlendioxid zu einem Rohstoff für die chemische Produktion umzuwandeln.

Energiespeicher für Strom aus erneuerbaren Energiequellen sind ein wichtiger Baustein der Energiewende. Verdichtetes Wasserstoffgas hat eine hohe Energiedichte und könnte zum Beispiel in unterirdischen Salzstöcken (Kavernen) gelagert werden. Bei Bedarf lässt sich Wasserstoff in Strom verwandeln, außerdem kann er als Kraftstoff dienen oder als Rohstoff für die Industrie.

Bisher waren Elektrolyseanlagen allerdings nicht dafür konzipiert, flexibel auf das stark schwankende Angebot an elektrischer Leistung zu reagieren. Im Siemens-Sektor Industry wurde eine neue wartungsarme Elektrolysetechnik entwickelt, die Grundlagen dazu stammen aus der Forschung Corporate Technology.

In dem Elektrolyseur trennt eine protonenleitende Membran (PEM-Membran) die Elektroden, an denen Wasserstoff und Sauerstoff entstehen. Dieser Elektrolyseur reagiert unter anderem deshalb so schnell, weil die Membran sehr stabil gegenüber Druckdifferenzen in beiden Gasräumen ist. Aufgrund innerer Kühlung und der Auslegung für hohe Stromdichten verkraftet er problemlos für einige Zeit das Dreifache seiner Nennleistung, verbraucht im Stand-by-Modus allerdings kaum Energie.

Kleinere Anlagen könnten bald an Tankstellen Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge produzieren. Modulare Systeme mit bis zu zehn Megawatt sollen in wenigen Jahren zur Verfügung stehen, z.B. für Industrieanlagen. Längerfristig sollen mit der PEM-Elektrolyse auch Systeme im dreistelligen Megawatt-Bereich ermöglicht werden, um die Leistung von Off-Shore-Windparks aufzunehmen oder auch als Ausgleichslast für Primär- oder Sekundärregelenergie. Hierfür entwickelt Siemens das Design, Material und Fertigungsprozesse der PEM-Elektrolyse weiter. (IN 2013.03.1)