Durchbruch: Elektrolyseure zur Wasserstoff-Herstellung - Maike Schmidt & Tonja Möllenstedt (ZSW)

00:00:02: Geladen der Batterie Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen.

00:00:09: Hallo und herzlich willkommen zu geladen deinem Energiewende Podcast.

00:00:13: Liebes Publikum, wenn euch gefällt was wir hier diskutieren über die Energiewände und ihr auch immer auf dem aktuellen Stand bleiben wollt was Forschung und Entwicklung angeht dann drückt doch bitte gerne abonnieren und empfiehlt unseren podcast auch weiter und lasst auch gerne einen Kommentar da wenn euch irgendwas auffällt bei diesem Thema Elektrolyseure heute!

00:00:30: Wir haben hierfür die zwei perfekten Expertinnen eingeladen und zwar Maike Schmidt und Tonya Möllnstedt.

00:00:37: Herzlich Willkommen

00:00:39: Hallo,

00:00:40: hallo.

00:00:41: Frau Schmidt Sie sind Leiterin des Fachgebietes Systemanalyse am Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg kurz ZSW Und Frau Möllnstedt sie sind wissenschaftliche Mitarbeiterin für regenerative Energieträger und Verfahren auch an ZS W. Ja Frau Schmidt beginnen wir vielleicht erst mal mit einem Rekord was Elektrolyse angeht und zwar vor Kurzem ist der größte PEM Elektroliseur Deutschlands in Betrieb gegangen.

00:01:06: Die BRSF hat den fifty vier Megawatt Elektrolyseur am Standort Ludwigshafen aufgebaut.

00:01:13: Nennen Sie uns doch da mal ein paar Kennzahlen, also was macht dann diesen Elektrolysör letztendlich aus?

00:01:18: Wie viele Tonnen Wasserstoff soll der denn Pro Jahr dort produzieren.

00:01:22: Und warum hat PSF den überhaupt aufgebaut?

00:01:24: Wofür wollen sie denn überhaupt

00:01:25: nutzen?".

00:01:25: Also es ist natürlich erstmal positiv, dass wir einen so schönen Rekord jetzt hier sehen mit fifty-Megawatt Elektrolyse Leistung.

00:01:33: Diese Fifty Megawatt bestehen aus seventy-einzig Stecks die jeweils eine Leistung von siebenhundertfünfzig Kilowatt haben was sich dann eben auch diese Fifty megawatt summiert.

00:01:47: Und die Anlage soll acht tausend Tonnen Wasserstoff im Jahr produzieren.

00:01:53: Die BASF möchte diesen Wasserstoff aus Elektrodüse einsetzen, um den bisherigen aus Erdgasreformierung klimaschädlich mit CO²-Missionen produzierten Wasserstoff sukzessive zu ersetzen.

00:02:09: Die BASF braucht natürlich deutlich mehr Wasserstoff als diese acht tausend Tonnen, die jetzt aus dieser Elektrolyse kommen.

00:02:15: Aber es ist natürlich ein erster wichtiger Schritt zu zeigen das auch mit dem Wasserstoff aus der neuen Technologie, die Chemieindustrie gut arbeiten kann.

00:02:24: und der Wasserstoff soll auch unmittelbar in das Wasserstoffnetz was die BSF dort vor Ort hat eingespeist werden.

00:02:31: Und sie planen auch den Wasserstoff Potenziell für die Mobilität.

00:02:38: der Metropole Region Rhein-Bekka zur Verfügung zu stellen.

00:02:42: Dort ist auch eine Wasserstoffentwicklungsregion, sage ich jetzt mal die eben tatsächlich auch planen Wasserstoff in Brennstoffzellenbussen einzusetzen und in anderen Mobilitätsanwendungen.

00:02:55: Und dafür möchte die BISF dann potenziell auch Wasserstoff aus der Elektrolyse zur Verfügung stellen um eben diese Entwicklung der Wasserstoffregion auch aktiv zu unterstützen.

00:03:08: Ja, das hört sich ja rund um schon mal super an.

00:03:10: Liebes Publikum!

00:03:11: Wir haben hier in diesen ganzen Folgen die wir bisher aufgenommen haben in den über vier Jahren noch nie so richtig mal über den technischen Hintergrund von Elektrolyseuren gesprochen.

00:03:19: Das müssen wir dringend nachholen und da freue ich mich jetzt auch gleich drauf.

00:03:23: Bevor wir jetzt aber so richtig da einsteigen in die Technik holen wir vielleicht erst einmal alle ab.

00:03:27: also wir haben jetzt gerade über Mega-Watt gesprochen.

00:03:30: Die Leistungseinheit, Fifty-Mega-Watts Electrolyser wurde bei BSF genannt.

00:03:35: Frau Schmidt was heißt es denn hier?

00:03:37: diese Leistungseinheit.

00:03:38: Was bedeutet es denn bei Elektrolyseuren genau?

00:03:40: Es ist eine elektrische Anschlussleistung, die hier beschrieben ist und damit kann dann der Elektrolysör eben fifty-fünfzig Megawatt Stunden pro Stunde aufnehmen und damit dann in die Wasserstoffproduktion Einsteigen.

00:03:57: Wasserstoff kommt natürlich nicht in der gleichen Größenordnung raus, weil wir da ja Wirkungsgradverluste haben.

00:04:04: es geht ein bisschen Energie verloren in der Umwandlung oder in der Wasserspaltung und deswegen ist diese fifty-fünfzig Megawatt eben die Stromanschlussseite, die hier genannt ist und nicht das was am Ende aus als Wasserstoff rauskommt.

00:04:19: Ja, Sie haben gerade schon den Wirkungsgrad angesprochen.

00:04:22: Frau Möllnstedt das Problem bei Elektrolyse ist ja dass es relativ teuer ist und das liegt so ein bisschen daran, dass der Wirkungskrad zu beigängigen Systemen die auf dem Markt sind so ungefähr bei sechzig bis achtzig Prozent liegt.

00:04:35: da geht also doch relativ viel verloren und um das wirklich effizienter und dann günstiger zu machen, müsste halt eben daran gearbeitet werden.

00:04:43: Jetzt haben genau das letztes Jahr Forschende aus Australien hinbekommen und zwar hat deren Anlage einen Wirkungsgrad von achtundneunzig Prozent erreicht also eine unglaubliche Zahl wenn man sich diesen Sprung mal anschaut.

00:04:56: wie haben die denn das geschafft?

00:04:57: können Sie uns das mal erklären kurz?

00:04:59: Also im Prinzip ist dieser Nachweis des hohen Wirkungskrates noch im Labor erfolgt.

00:05:07: Herausforderung besteht jetzt, die Ergebnisse aus dem Labor natürlich in die Technik zu übertragen und dann auch zu zeigen dass es im großen Maßstab auch funktioniert.

00:05:19: Der Trick daran ist sie haben eine Zelle entwickelt wo die Gasblasen sprich die Sauerstoff- und Wasserstoffbläschen die an den Elektroden entstehen nicht mehr durch die Wässerige Flüssige Phase abtransportiert werden müssen und damit haben sie einen großen elektrischen Widerstand eliminiert aus ihrer Zelle.

00:05:42: Und deshalb schaffen die da sehr viel höhere Effizienzen.

00:05:46: Frau Schmidt, wieviel Strom benötigen denn diese australischen Forschenden für die Gewinnung von einem Kilogramm Wasserstoff?

00:05:53: Also wenn Sie jetzt ein Kilogramms Wasserstoff erzeugen wollen, ein Kilgramm Wasserstoff enthält dreiunddreißig Kilowattstunden... Und je nachdem, wie hoch der Wirkungsgrad in der Elektrolüse ist.

00:06:06: In den gängigen Elektrolösen die wir jetzt hier... am Markt haben, Chem-Elektronöse und eikalische Elektronösel diese Wirkungsgrade zwischen unsechzigundsiebzig Prozent haben.

00:06:19: Da brauchen sie dann ungefähr fünfundvierzig bis fünftig Kilowattstunden um diese dreienreißig Kilowattsstunden Energie Wasserstoff zu erzeugen.

00:06:29: Wenn Sie jetzt natürlich die australischen Wissenschaftler anschauen mit Ihrem achtundneunzig prozentigen Wirkumsgrad Dann haben Sie natürlich deutlich weniger Strombedarf den Sie Der ist dann wahrscheinlich eher bei thirty-fünf Kilowattstunden, für dreieißig Kilowattsstunden Wasserstoff oder noch etwas höher.

00:06:47: Aber eben deutlich niedriger als das was wir heute einsetzen müssen bei den Technologien die am Markt

00:06:52: sind.".

00:06:53: Ja gibt es denn öffentliche Informationen zu dem Wirkungsgrad der BSF Anlage?

00:06:57: Also ich habe keine gefunden, aber es handelt sich ja um eine PEM-Elektrolüse.

00:07:02: Das heißt die wird und eine gängige Marktgängigirr Elektrolyse, die mit dem Stand der Technik entsprechen und auch mit den Angaben dass man acht tausend Tonnen Wasserstoff produzieren möchte wie ich davon aus das die genau in dem Wirkungsgrad range ist was wir vorhin schon angesprochen haben zwischen sixty fünf und seventy Prozent auf dem Stand der Technik entspricht.

00:07:29: Insofern ist es sicherlich das, was man heute kaufen kann und leisten kann.

00:07:35: in der Forschung können wir noch mehr aber damit das dann in den Markt kommt braucht eben auch ein bisschen Zeit.

00:07:41: Es ist auch immer eine Frage des Bilanzraumes.

00:07:45: Betrachte ich nur die Zelle, betrachte den gesamten Elektrolyse-Stack?

00:07:49: Das System oder das Gesamtsystem inklusiv Verdichtung weil ich ja Druckwasserstoff braucht zum Beispiel zum Vertanken.

00:07:56: jede Erweiterung des Bilzraums macht mir den Wirkungsgrad schlechter weil ich neue Verbraucher mit betrachte.

00:08:04: Aber diese australischen Forschenden sie sagen die haben dass im Labor gemacht.

00:08:10: Die haben wir bei dem Prinzip schon den gesamten Rahmen jetzt betrachtet, oder?

00:08:13: Es

00:08:13: ist nicht so wirklich ganz klar.

00:08:15: die Ergebnisse sind mit Katalysator also sehr sehr aufwendig und teure Elektrodenbeschichtung mit Platin drauf und dadurch kriegen sie auch gleich sehr gute Effizienzen.

00:08:29: das gilt aber auch für die anderen Elektrolyseure.

00:08:31: wenn ich hochwertige Katalysisatoren auf die Elektrode mache dann steigt Die Effizienz, dann sinkt der Strombedarf.

00:08:41: Ja und in kleinem Maßstab habe ich also im Klein ist tatsächlich dann Quadratzentimeter fünf Quadrat Zentimeter zum Beispiel im Labor.

00:08:50: da ist die Gesamtkette nicht dabei.

00:08:52: das ist eine einzelne Zelle.

00:08:54: manchmal sind es auch drei Zellen aber man hat nicht diese Verluste die man hat wenn man wie bei der BRSF ein großes Komplettsystem hinstellt.

00:09:04: Ja, wir haben jetzt die ganze Zeit schon über PEM-Elektrolyseur gesprochen.

00:09:07: Können Sie das mal erklären?

00:09:08: Was heißt denn eigentlich PEM und was gibt es denn noch für andere Arten von Elektrolysörn?

00:09:13: Die PEM Elektrolysie heißt Polymer Membranaustausch Membranelektrolüse.

00:09:18: Der Schlüssel ist... Wir haben hier Protonen H plus Ionen, die in der Zelle wandern, die der Ladungsträger sind.

00:09:28: Eine Elektrolyse funktioniert ja grundsätzlich so.

00:09:31: Ich habe zwei Elektroden, anode und cathode.

00:09:34: Zwischen ist ein Gleichstrom und an den Elektrode finden die Reaktionen statt.

00:09:41: Und ich muss jetzt ganz unabhängig von dem elektrolysesystem der Technologie, muss sich ein Ladungsträger haben, der zwischen den Elektronen den Strom leitet.

00:09:55: PEM-Elektrolyse ist das eben ein H-Plusion, der durch den Elektrolit in der Zelle durchleitet.

00:10:04: Und in der alkalischen Elektrolysen, Alkalisch sagt ja schon ich habe hier OH-Ionen, da sind es eben die OH- Ionen zum Beispiel von der Kalilauge.

00:10:16: Dann haben wir noch Hochtemperaturelektolyse die noch im Reifekrat recht niedrig ist, hat den Vorteil dass ich sehr hohe Temperaturen hier habe.

00:10:29: Siebenhundert Grad das heißt es ist eine sehr gute Effizienz auch hier zu erwarten.

00:10:35: aber ich muss auch diese hohen Temperatur brauchen.

00:10:40: also die Anwendungsfälle sind dann eben auf Hochtemperatur Kopplung reduziert Und ich muss natürlich diese Elektrolyse auch bei der Temperatur betreiben können.

00:10:52: Das heißt, ich musste unter Umständen Wärme zu führen oder die Thermosput isolieren.

00:10:57: Die ist noch in einem recht jungen Entwicklungsstadium.

00:11:00: und dann gibt es auch noch viele andere neue Elektrolysetechnologien an denen geforscht wird.

00:11:05: Die Australische haben sich schon gesagt, die Kavila-Elektrolöse und dann die AEM, die jetzt zunehmend auch wichtig wird Und auf dem Markt erste Produkte vorhanden sind, die AEM kombiniert quasi die Vorteile der alkalischen und der PEM-Elektrodüse.

00:11:26: Okay das ist ja spannend.

00:11:27: also wenn wir jetzt mal so ein bisschen in die Batterieforschung gehen da haben wir ja die Lithium-Mion-Batterie, die im Prinzip der gängige Batterietyp und die Zählchemie ist auf dem Markt und an der sich andere orientieren und versuchen irgendwie daran zu kommen sozusagen.

00:11:41: Da gibt es natürlich auch noch ziemlich viele die ohne Lithium auskommen bis auf Natriumion-Batterien eigentlich noch im Labormaßstab sind.

00:11:49: Hier hört sich es jetzt so an, als ob wir ja relativ viele unterschiedliche Arten so nebeneinander existieren haben.

00:11:55: oder ist das so?

00:11:56: Oder sehen Sie da eine die wirklich eher gängig ist und die anderen versuchen so aufzuschließen?

00:12:02: was das Potenzial angeht

00:12:03: Es ist richtig, dass wir mehrere nebeneinander haben.

00:12:07: Insbesondere die alkalische Elektrobüs und die PEM-Elektrobüse sind da glaube ich schon auf Augenhöhe Und es gibt eben sowohl für die eine als auch für die andere dann jeweils prädestinierte Anwendungsfälle.

00:12:22: Ich sage mal ein Beispiel Die PEM Elektrobüsel kann man sehr kompakt Das heißt, man braucht relativ wenig Platz.

00:12:28: Wenn ich also in den Örtlichkeiten eingeschränkt bin, dann werde ich nicht tendenziell vielleicht eher für eine PEM-Elektrobüsse entscheiden.

00:12:37: Auf der anderen Seite hat die alkalische Elektrobüse auf jeden Fall den Vorteil, dass sie keine seltenen Metalle braucht oder kein Platin, keine rückwärtigen Metalle benötigt.

00:12:49: Deswegen wird sie wahrscheinlich in größerer Stückzahl gebaut werden können und es gibt da zumindestens keine Einschränkung.

00:12:55: wenn was die Rohstoffverfügbarkeit angeht.

00:12:58: Insofern hat natürlich jede Technologie Vor- und Nachteile, und da ist es eigentlich gut, dass wir zwei unterschiedliche Stränge haben, die beide gleichermaßen auch weiterentwickelt werden.

00:13:09: Dann haben wir auf jeden Fall die Chance hier einen robusten Elektrolysemarkt zu etablieren.

00:13:15: Frau Möllnstedt, wenn Sie jetzt mal die alkalische Elektrolüse nehmen?

00:13:19: Sie haben vorhin schon mal kurz beschrieben wie das funktioniert.

00:13:22: Vielleicht können sie da noch einmal drauf eingehen welche ja, die in den da enthalten sind.

00:13:26: Sie haben auch vorhin gesagt Stacks und sowas werden eingesetzt.

00:13:29: Versuchen sie das noch mal so allgemeinen Verständnis wie möglich zusammenzufassen bitte?

00:13:34: Ein Elektrolysis-Stack besteht aus vielen kleinen Zellen, die aneinander gereizt sind.

00:13:39: Die sind elektrisch in Reihe geschaltet und verfahrenstechnisch parallel verschaltet.

00:13:46: Jede Zelle besteht aus dieser Anode der Kartode und dazwischen muss einem Membran einen Gasseparator integriert sein.

00:13:55: Der verhindert, dass der entstehende Wasserstoff und der entstehende Sauerstoff sich vermischen.

00:14:00: Das heißt diese beiden Gasströme müssen dann separat aus dem Stack, aus dem Elektrogüseblock herausgeführt werden.

00:14:10: Die Elektroden sind natürlich aus Metall die müssen ja elektrisch leitend sein.

00:14:15: Da gibt es Hersteller, die verwenden gerne Nickel als Substrat, also als Basis und es wird dann beschichtet mit einer katalytisch-aktiven Schicht die eben die Elektrolyse effizienter macht.

00:14:31: Das heißt wir haben im Fall von der alkalischen Elektrolysse haben wir hier oft Nickel auch als Beschichtung.

00:14:40: man sagt Raining Nickel das hat eine besonders hohe Proose Oberfläche.

00:14:46: damit wird dann auch die Zellspannungs reduziert.

00:14:50: Und anodisch, also auf der Sauerstoffseite haben wir zum Beispiel Edelstahl oder auch Nickel.

00:15:00: Also wir haben hier quasi Metalle die unkompliziert zu besorgen sind, wo die Verfügbarkeit kein Problem ist.

00:15:09: Das ist der Vorteil der alkalischen Elektrolyse.

00:15:11: Natürlich kann man sie auch effizienter machen, wenn man auch hier teure Katalysatoren einsetzt.

00:15:17: aber man muss es im Prinzip nicht, die funktioniert einem Alkalischen mit diesen einfachen Metallchen.

00:15:25: Ein Problem ist auch diese Membran dazwischen, die dafür sorgt dass eben die beiden Gases sich nicht vermischen.

00:15:33: Die Musionenleitend sein, aber sie muss gasdicht sein.

00:15:37: Wenn ich diese Membran dick mache, habe ich zwar eine schöne Dichtheit zwischen den beiden Halbzellen der Elektrolyse.

00:15:45: Aber dann hab' ich auch einen hohen elektrischen Widerstand.

00:15:48: Das heißt die Effizienz geht mir an dieser Stelle in die Knie.

00:15:53: Es gilt hier ein Kompromiss zu finden einer effiziente Membrane, die dünn ist aber nicht so dünnn dass mir das Gas da durchbuscht.

00:16:04: Ich sehe schon ähnliche Herausforderungen wie in der Batterieforschung, was hier die Elektrolyseure angeht.

00:16:09: Heben wir das mal eine Ebene höher?

00:16:11: Gucken wir uns jetzt mal so Deutschland oder Europa und auch die Standorte von Elektrolysörern an.

00:16:16: Frau Schmidt, wie viel Wasserstoff kann denn so ein gängiger Elektroloyseur, der im Moment jetzt irgendwo in Deutschland arbeitet, so im Durchschnitt jährlich erzeugen?

00:16:26: Wenn ich jetzt ne Wasserstoff-Tangstelle erbichte mit einer Elektroalyse vor Ort ... mit einem Ligawatt vielleicht starten oder ich hätte zumindest mehrere ein Ligawattsysteme nebeneinander.

00:16:39: Wie viel ich ihn betreibe, hängt aber davon ab was mein Strom kostet den ich einsetze weil natürlich ich möglichst kostengünstige Strom erzeugung und Stromkosten haben möchte, weil möglichst kostendünstigen Strom um hier dann nicht zu hohe Wasserstoffkosten zu haben, weil der Strom eben eine ganz wichtige Eingangsgröße ist.

00:17:02: Das heißt wir würden jetzt mal von vielleicht Viertausend Fünfhundert Stunden Produktionszeit bei einem Megawatt ausgehen und das sind dann einundzwanzig Komma zwei Kilogramm die sie pro Stunde erzeugen können und je nachdem wie viele Stunden im Jahr Sie dann eben Erzeugung.

00:17:20: jetzt bei den viertausenden fünfhundert Stunden kommen sie dann ungefähr auf fünfundneunzig Komma fünf Tonnen Wasserstoff pro Jahr für eine Ein-MD Elektrolyse.

00:17:30: Dann können Sie damit eine LKW Flotte von zwölf Lkw betreiben oder auch eine Busflotte, jetzt im öffentlichen Nahverkehr von zwanzig Bussen.

00:17:40: dafür reicht dann eine Einmd Elektrodyse tatsächlich schon

00:17:44: aus.

00:17:45: natürlich ist das aber erst mal eine kleine Einheit die in dezentralen Anlagen sicher gut zum Einsatz kommen kann auch um Industrie Kunden zu versorgen die jetzt keine so großen Bedarfe haben, wie eine WASF.

00:17:59: Aber natürlich um in den energiewirtschaftlich relevanten Maßstab zu kommen und dann auch wirklich große Mengen Wasserstoff vielleicht auch für die Verteilung über das Wasserstoff-Kernnetz zu produzieren brauchen wir noch größere Elektrolyseure.

00:18:13: In Hamburg ist ein Hundertmw-Elektrolöse im Bau also es gibt da schon auch größere Kategorien und größere Größenordnungen aber tatsächlich ist die Ein-MW-Elekrolysen was man auf jeden Fall heute auch kaufen kann und tatsächlich schnell zum Einsatz bringen.

00:18:30: Wir kennen das alle, die Fluktuation von den erneuerbaren Energien.

00:18:34: Ist es denn eigentlich ein Problem für die Elektrolyseure?

00:18:37: Da hört man ja manchmal, dass das Schlimmer zumindest für manche Technologien irgendwie ein Problem sein könnte, Frau Schmidt.

00:18:43: Also

00:18:43: da möchte ich gerne mit dem Mythos aufräumen, dass die Elektriuse nicht in der Lage wäre, fluktuierende Stromerzeugung zu nutzen.

00:18:52: Insbesondere der alkalischen Elektriose wird da immer nachgesagt, dass sie nicht flexibel reagieren könnte.

00:18:59: Das ist aber gar nicht der Fall, also sowohl die alkalische Elektrolyse als auch die PEM-Elektrolysen können auf fluktuierende Erzeugungen wunderbar reagieren und auch mit der Fluktuation von Mid-Energie- und Photovoltaics irgendwie umgehen.

00:19:13: Die alkalische Electroglyse kann das besonders dann wenn sie warm ist, wenn Sie jetzt kalt starten müsste, dann startet sich halt nicht sofort mit voller Leistung.

00:19:23: Das muss man glauben schon sagen dass sie da nicht ganz sofort in voller Leistung da sein kann.

00:19:28: Ansonsten kann sie mit der Fluktuation von erneuerbaren Strom wunderbar umgehen.

00:19:33: Und es gibt auch nicht wirklich Unterschiede bei der direkten Kopplung jetzt an Wind oder Photovoltaik, wahrscheinlich wird man sowieso nicht direkt an eine Technologie koppeln sondern wird vermutlich mehrere erneubare Erzeugungseinheiten haben, um auf möglichst hohe voller Stunden zu kommen und dann gleichen sich ja schon die beiden Erzeugungstechnologien ein bisschen aus.

00:19:58: Jetzt gibt es natürlich auch verschiedene Wegmarken oder Meilensteine, die auch so die Politik, die Bundesregierung vorgegeben hat.

00:20:03: Was so grün Wasserstoff angeht, die Produktion davon und die Elektrolyseurkapazität insgesamt sind wir denn da beim Aufbau auf einem guten Weg?

00:20:12: Oder hinken wir dahinter her, Frau Schmidt?

00:20:15: Also das Ziel ist ja bis zwei Tausend Dreißigzehn Gigawatt elektronöse Leistung aufzubauen.

00:20:21: Wir haben jetzt gerade ein Hundertdreifundfünfzig Megawatt, das Linz nicht nach Aufzielfahrt sein.

00:20:29: Aber wenn man sich die in Planung im Bau und auch in Ankündigung befindet... Projekte anschaut, dann sind wir eigentlich schon im Plan.

00:20:39: Da haben wir heute tatsächlich schon Ankündigungen, die deutlich über zehn Liga-Watts für zwei Tausend Dreißig liegen.

00:20:48: Ich glaube genau dreizehn Komma vier Liga Wats sind da in Planung im Bau angekündigt.

00:20:54: Das heißt, sie sollen auch bis zum Zwei Tausends dreißig tatsächlich realisiert sein.

00:20:59: Insofern kann man jetzt nicht unbedingt sagen dass wir nicht aufziehbar sind.

00:21:04: Es gibt auch der europäischen Ebene hier Vorgarten für den grünen Wasserstoff, was grüner Wasserstoff ist und das sind schon sehr, sehr strikte Vorgaben die da gemacht werden, die eigentlich zu streng sind um wirklich einen Markt hochlauf zu erlauben.

00:21:19: Hier wäre es eigentlich gut die EU würde das nochmal ein Stück weit wieder lockern so dass dann hier der Aufbau wirklich auf ins Rollen kommt und viele Investitionsentscheidungen getroffen werden Dann neue Wasserstoffwelt nicht mehr

00:21:34: weit entfernt.

00:21:35: Was gibt es denn da für Unterschiede?

00:21:37: Was könnte denn aus EU-Sicht kein grüner Wasserstoff sein, was Sie aber jetzt eigentlich gerne als grünem Wasserstoff betiteln würden?

00:21:44: Ich gebe mal ein Beispiel in dem Delegierten Rechtsakt ist formuliert das Wasserstoff der in einer Elektriose produziert wird Nur Grün ist, wenn der Strom, der eingesetzt wird aus zusätzlichen erneuerbaren Energienanlagen ist.

00:22:01: Und das ist dann so definiert, dass die erneuere Stromerzeugung Anlage nicht älter als sechsunddreißig Monate sein darf, wenn die elektronische Anlage in Betrieb geht und sie darf auch keine Förderung im Anstuch genommen haben.

00:22:15: Das bedeutet jetzt zum Beispiel Windenergie-Andagen, die wir in Deutschland haben.

00:22:21: Die aus den EEG ausscheiden... nicht genutzt werden können, um deren Strom für Elektrolyse einzusetzen.

00:22:29: Was eigentlich sinnvoll wäre, weil die ja längst ihren Kapitaldienst erwirtschaftet haben und damit vielleicht kostengünstigere Strompreise anbieten könnten?

00:22:40: Es ist auch kein Strom aus Wasserkraft zugelassen, weil wir keine neuen Wasserkraftwerke mehr bauen oder in Betrieb nehmen – zumindest das nicht in Deutschland aber ich glaube auch nicht Europa!

00:22:52: Insofern Sehr günstige auch.

00:22:57: sehr kontinuierlich erzeugende Stromquelle, die wir dann aber für die Elektrolyse nicht nutzen können.

00:23:03: Weil der Wasserstoff dann nichts Grün ist nach der Definition der EU und da würden uns einfach ein bisschen mehr Spielräume wünschen.

00:23:13: Es ist natürlich richtig das man um das gesamte Klimaziel im Blick zu behalten nicht möchte dass dann die Elektroyse einen erneuerbaren Strom abzieht Kohlekraftwerke für die anderen Bereiche, der Stromversorgung eingesetzt werden.

00:23:31: Aber dafür haben wir eigentlich auch Instrumente auf der europäischen Ebene wie den Europäischen Investitionshandel, der das eigentlich verhindern

00:23:39: soll.".

00:23:40: Wir haben jetzt schon vorhin über die BSF-Anlage gesprochen.

00:23:43: Gibt es denn noch andere Leuchtturmprojekte, die Ihnen einfallen?

00:23:46: Die ja so besonders herausstechen weil sie sehr überzeugen insgesamt in

00:23:51: Deutschland?".

00:23:53: Projekte, wo wir viel Betriebserfahrung haben, die fehlen noch.

00:23:57: Wie Frau Schmidt gesagt hat sind jetzt viele neue Projekten überall in Deutschland am entstehen.

00:24:03: Wir am ZSW sind involviert im sogenannten Reallarrohrprojekt in Wielen am Hochrhein.

00:24:12: Dort ist tatsächlich genau die Situation auch gewesen mit dem grünen Wasserstoff weil wir da am Wasserkraftwerk Die Elektrolyseanlage errichtet haben bisher einen MW, eine kommerzielle Anlage.

00:24:25: Die wird jetzt alle weiter die Anlage um fünf MW und dann wird der Wasserstoff auch vor Ort genutzt.

00:24:32: Wir haben da ein Gewerbegebiet, die Wasserstoff abnehmen zum Beispiel in einer Kosmetikindustrie zur Hydrierung von Fetten.

00:24:41: Im Prinzip ist die Wasserkraft eine ganz tolle Quelle für erneuerbaren Strom, weil sie eben kontinuierlich läuft.

00:24:48: und wenn chemische Industrie Wasserstoff kontinuerlich benötigt kann man eben am Wasserkraftwerk mit erneurerbaren Strom sehr gut Wasserstoff herstellen.

00:25:00: Frau Möllnstedt, an welchen Orten sollten diese Elektrolyseure im besten Falle aufgebaut werden?

00:25:05: Sie haben gerade schon gesagt, Wasserkraft wäre ideal.

00:25:07: Ist jetzt schwierig.

00:25:08: aber ansonsten welche Orte bieten sich da an?

00:25:11: Ja also ich möchte nicht sagen dass Wasserkraft die einzig gute Energiequelle ist.

00:25:16: Die ist eben vorteilhaft wenn man kontinuierlich Wasserstoff braucht Aber das ist ja auch nicht unbedingt immer gegeben.

00:25:24: Also grundsätzlich ist es wichtigste Kriterium, wo wir der Wasserstoff gebraucht und ich möchte ihn möglichst wenig transportieren müssen.

00:25:31: Es gibt ja noch keine Wasserstoff-Pipelines.

00:25:34: also erstes Kriteriums.

00:25:36: Der Wasserstoff soll dort erzeugt werden, wo er auch gebrauchten wird.

00:25:41: Und dann ist natürlich schön wenn ich auch erneuerbare Energieerzeuger direkt mit vor Ort habe.

00:25:49: Also wenn es jetzt tatsächlich auch ein Gelände wäre, wo tatsächlich der Photovoltaikstrom erzeugt werden könnte dann hätte ich eben nicht diese Kosten für die Durchleitung im öffentlichen Netz also dieser sogenannten Netzentgelte.

00:26:04: Dann habe ich da also noch mal ein bisschen einen Kostenvorteil was die Stromkosten betrifft weil letztendlich wie Frau Schmidt schon sagte ist das der wichtigste Kostentreiber.

00:26:15: Also

00:26:15: wir haben uns im letzten Jahr tatsächlich für Baden-Württemberg mal hier auch die Standortkriterien für Elektrolyseure angeschaut.

00:26:24: Ein Ergebnis, das es vielleicht auch interessant sein könnte, Elektrolysöre an Umspannwerken zu platzieren weil an Umspannwerken ohnehin erneuerbarer Strom aus unterschiedlichsten Anlagen zusammenkommt man dadurch dann auch höhere Volllaststunden hat.

00:26:40: und da könnte der Elektroilyseur natürlich auch eine Art System dienen Leistung erbringen, wenn er dann Strom abnimmt.

00:26:49: abgeregelt hätte werden müssen oder nicht ins überbene Orbit Internet aufgenommen werden kann, da könnte natürlich eine solche Platzierung auch hilfreich sein.

00:26:59: Die Elektrolyseure produzieren ja Abwärme.

00:27:01: wir haben jetzt diese siebzig Prozent Wirkungsgrad und das heißt, wir haben dreißig Prozent was in Wärme übergeht.

00:27:10: Diese Abwärke kann man nutzbar machen zum Beispiel für Wärmelnetze vor Ort.

00:27:15: also wenn es dort Gebäudestrukturen gibt die mit mit Bermanenzen versorgt werden, dann könnte die Elektrolyse hier einspeisen.

00:27:24: Genauso entsteht bei der Elektroryse ja auch Sauerstoff.

00:27:29: und wenn es dann eine Nutzungsmöglichkeit für den Sauerstoffs vor Ort gibt zum Beispiel in einer Kläranlage oder auch in einem Unternehmen was Sauerstoss braucht, dann ist das auch nochmal ein positives Standort-Rotarium.

00:27:41: und die Infrastrukturen wird zu berücksichtigen ist natürlich auch zielführend für das Wasserstoff Kernnetz, was ja im ersten Bausch abschnittfertig sein soll.

00:27:55: Und dann wird sich darüber hinaus natürlich auch noch eine weitere Infrastruktur auf der Verteilebene entwickeln müssen und da kann man natürlich schon von vornherein bei der Platzierung eines Elektrolyseurschauen ist ein Gasnetz vorhanden, was vielleicht umgewittnet werden kann.

00:28:10: welche Kunden können denn damit bedient werden?

00:28:13: Da darf vielleicht auch die Industriekunde direkt über das Netz Versorgt werden, also darf spielen natürlich Infrastrukturen vor allem deren Weiternutzung eine wichtige Rolle auch um insgesamt den System zu dienen.

00:28:28: Aber das ist ganz spannend was Sie gerade gesagt haben zu den Standorten an den Umspannwerken.

00:28:32: wird es denn breit auch bei den Netzbetreibern diskutiert so diese Lösung?

00:28:37: Also ist das ja im Prinzip schon in allen Köpfen drin.

00:28:41: wird das wirklich vielleicht in Zukunft in der Breite dann kommen?

00:28:45: Ob es breit diskutiert wird, weiß ich nicht.

00:28:47: Ich weiß auf jeden Fall das ist ein Forschungsprojekt gar von der Transnet-Bahn-Württemberg mit weiteren Forschungspartnern zusammen die sich so einen Booster-Konzept am Umspannwerk zum Übertragungsnetz angeschaut haben.

00:29:04: Die haben erstmal ein Netzboosterkonzept mit Batterie gehabt.

00:29:08: Das also wenn dann in Auswahl eines zweisträngigen Stromnetzes kommt, dass dann die Batterie erst mal den Fehlerfall überbrücken kann.

00:29:17: Solange wir es dann andere Regelenergie-Maßnahmen begreifen und sie haben das... Konzept dann aber erweitert, um eine Elektrolyse einen Wasserstoffspeicher und eine Wasserstoffturbine.

00:29:29: Um auch längere Ausfälle oder Unregelmäßigkeiten im Übertragungsnetz ausgleichen zu können.

00:29:37: Und das ist finde ich schon sehr bemerkenswert.

00:29:40: also dass sich hier die Netzbetreiber doch auch schon intensiv mit den Möglichkeiten die Wasserstoff bietet auseinandersetzen.

00:29:48: Ist natürlich jetzt ein bisschen Spezialfall weil eigentlich wir den Wasserstoff ja produzieren, um damit andere Verbrauchsektoren wie die Industrie oder den Verkehr bedienen zu können und damit treibhausgasnatrale Rennstoffe zur Verfügung zu stellen.

00:30:03: In dem Fall ist aber dann der Wasserstoff tatsächlich ausschließlich zur Stabilisierung des Stromnetzes da und auch das ist natürlich eine mögliche Anwendung.

00:30:12: Auch die Verteilnetzbetreiber setzen sich meines erstens nach intensiv mit der Frage auseinander weil sie natürlich dann vielleicht über die richtige Platzierung von Elektrolyseuren-Netzausbau vermeiden können.

00:30:27: Und das ist natürlich schon auch ein wichtiges Argument.

00:30:31: Jetzt ist es so, dass Deutschland eigentlich zumindest in der Vergangenheit immer wieder betont hat im Politik aber auch Industrie, dass man gerne eine Spitzenposition in den Wasserstofftechnologien speziell auch bei Elektrolyseren einnehmen würde.

00:30:44: Welche Firmen sind denn dafür gerade so weltweit und sind wir da in Deutschland gut aufgestellt?

00:30:50: Also ich glaube, wir sind schon noch ganz gut aufgestellt.

00:30:54: Wir haben gerade im Bereich der Prem-Elektrolyse ja Siemens Energy die, glaube ich, im letzten Jahr auch hier die erste Biga... Wattfabrik für die Produktion von den Elektrobüsoren eingeweiht haben.

00:31:07: Und wir haben natürlich auch kleinere, die sich jetzt auch machen in die Elektrobüsefertigung einzusteigen wie die Firma EcoClean, die auch mit uns zusammen arbeitet.

00:31:17: also hier sind wir glaube schon noch gut unterwegs.

00:31:21: Wir müssen natürlich schauen dass wir hier auch konkurrenzfähig bleiben und dafür sind natürlich möglichst viele Projekte in der Umsetzung auch der richtige.

00:31:32: Europa geht ja den Weg in Richtung Wasserstoff und hat hier viel Aktivitäten auch mit der Europäischen Wasserstoffbank, ihr auch weiter große Kapazitäten auszuschreiben.

00:31:44: Da ist die letzte Ausschreibungsrunde gerade zu Ende gegangen mit über einen Sechzig geboten.

00:31:50: es war wirklich eine sehr erfolgreiche Runde aber natürlich ist auch die Komparenz da und dann müssen wir uns im Zweifel stellen.

00:31:58: Frau Möllnstedt, bei den Batterien ist es offensichtlich, dass China eine sehr dominante Rolle in der gesamten Lieferkette einnimmt.

00:32:06: Von den Rohstoffen bis zu dem fertigen Produkt?

00:32:09: Wie sieht das bei Elektrolyseuren aus?

00:32:11: Sie haben vorhin schon gesagt, dass es kritische Rohstoffe gibt in den Elektrolysern in manchen Technologien.

00:32:19: Wie sieht's hier aus?

00:32:19: wie ist das Bild?

00:32:21: Bei der alkalischen Elektroalyse mache ich mir keine Sorgen, weil wir da unabhängig ... sind, sage ich mal von chinesischen Zulieferern.

00:32:30: Bei der PEM, wie sie gesagt haben, haben wir die Platin-Iridium-Metalle, die benötigt werden aufgrund des sauren Milieus.

00:32:42: Wir haben aber nicht eine vergleichbare Situation wie bei Batterien oder wie bei der Photovoltaik.

00:32:50: Okay, das ist ja sehr positiv zu hören.

00:32:52: Das ist tatsächlich immer eine Sache die uns umtreibt was die Batterieforschung und die Batterieentwicklung angeht.

00:32:58: Dann kommen wir mal zur letzten Frage.

00:33:00: Frau Möllnstedt welche größten Herausforderungen sehen Sie denn so derzeit bei der Forschung und Entwicklung an Elektrolyseuren?

00:33:06: Wir haben natürlich den Wirkungsgrad schon vorhin eingehend besprochen aber was gibt es dann noch so außerdem?

00:33:11: Also das Wichtigste ist dass wir Langzeiterfahrung brauchen.

00:33:18: Im Moment werden noch sehr viele Komponenten optimiert.

00:33:22: Die Elektrodenbeschichtung, der Rasseparator, also diese Membranen, man perfektioniert das Zelldesign.

00:33:30: Man möchte weg von diesem Trägensystem – ich gehe jetzt gerade bei der IEL, die hat ja den Ruf, dass es sie schon lange gibt und dass sie robust ist aber letztendlich ... Man kann's ein bisschen vergleichen wie mit einer Dampfmaschine, die gab's auch schon lange.

00:33:45: Aber heute möchte man nicht mit der Dampflok fahren, sondern mit einem hochtechnolisierten Hochgeschwindigkeitszug.

00:33:52: Und auf dem Weg dahin sind eben noch sehr viele Potenziale auch da die man heben kann.

00:33:59: Das braucht Zeit, das braucht Erfahrung, es braucht Betriebserfahrung im Feld und da braucht man auch Pioniere, die willig sind, dass auszuprobieren.

00:34:11: also ich kann mich heute ein Elektrolyseur nehmen aufs Feld stellen und sagen, da läuft er jetzt zwanzig Jahre.

00:34:18: Der hat mit Sicherheit Wartungsaufwand.

00:34:20: Da werden Kinderkrankheiten zu beheben sein.

00:34:23: also hier brauchen wir Geduld Fachkräfte und kluge Ideen um diese Kinderkrankeiten dann zu beseitigen.

00:34:32: Wir haben vor Kurzem hier mit Dr.

00:34:35: Biermann vom Übertragungsnetzbetreiber Fünfzig Hertz gesprochen, da hörte sich sehr stark so an, als ob die einen großen Fachkräftemangel haben und jetzt so ganz neue Anfragen was diese Großspeicher-Batterien angeht zum Beispiel gar nicht richtig abarbeiten können weil da teilweise auch die Fachkräfte fehlen.

00:34:51: natürlich auch in der Batterieindustrie fehlen hier in Europa auch Fachkräften.

00:34:55: wie ist es denn in dem Feld?

00:34:56: Jetzt in diesem Wasserstoff Elektrolyseurfeld fehlende auch Fachkäfte.

00:35:00: Also wenn ich jetzt an Universitäten denke, da gibt es zunehmend Fächer, Wasserstoffwirtschaft und Elektrolyse-Technologievorlesung.

00:35:09: Da wird viel gemacht.

00:35:11: in der Praxis mache ich mir eher Sorgen.

00:35:14: Wenn die Elektrolyserhersteller ihre Anlagen verkaufen und der Betreiber soll sie dann bedienen, muss er schon ordentlich eingelernt werden gerade weil das eine neue Technologie ist.

00:35:27: Der Anspruch ist natürlich dass möglichst wartungsarm sind, aber letztendlich haben auch viele Anlagenbetreiber noch nicht die Erfahrung.

00:35:38: Die haben jetzt neue Komponenten, die sie jetzt in ihren neuen Stack verbauen, die haben neue Sensorik in ihrem System drin.

00:35:48: Das ist alles Technik, die nicht wirklich erprobt ist und wir haben hier bei uns am ZSW ein sogenanntes ELI Lab wo der Industrie Testdienstleistung anbieten, wo die ihre Stacks, ihre Elektroden testen lassen können.

00:36:05: Also der Bedarf ist da und man kann nicht stundenlang testen.

00:36:10: das kostet wenn ich ein Stack habe der hundert kw hat oder fünfhundert kW Wenn ich da dann zwei Wochen Betrieb hab Dann sind es schon zigtausend Euro und dann habe Ich nur zwei Wochen.

00:36:22: als betreiber möchte ich aber gerne eine Zusage über Jahre haben.

00:36:26: also Da sind wir schon in in einem Henei-Problem auch drin.

00:36:30: Und ganz wichtig ist, dass man eben ins Feld kommt und dass man Felderfahrungen sammelt.

00:36:35: wie bewährt sich die Technik in der Realität?

00:36:39: Also vielleicht können wir uns ein bisschen vergleichen mit der Windenergie vor zwanzig Jahren oder auch der Photovoltaik.

00:36:46: Vor zwanziger Jahren da brauchten wir ja auch die Kioniere, die tatsächlich dann als erste dieser Technologie gestartet sind, die dann auch bereit waren Kinderkrankheiten in Kauf zu nehmen.

00:37:00: und das brauchen wir eben jetzt tatsächlich auch.

00:37:03: und was wir da vielleicht auch von der Politik wünschen würden ist dass so ein bisschen regulatorisch oder auch in der Förderlandschaft darauf geachtet wird, dass diese First Mover dann auch vielleicht eine gewisse Reduktion ihres Risikos bekommen.

00:37:21: Bei den Erneuerbaren damals war das über das erneuerbare Energiengesetz sehr geschickt gelöst, dass einfach die Produktionsrisiken... abgedeckt waren und das haben wir eben für den Wasserstoff heute nicht.

00:37:37: Und hier wäre es, glaube ich, klug nochmal an Instrumente zu denken wie die verschiedenen Risiken abgefedert werden können.

00:37:45: jetzt in der ersten Phase.

00:37:47: Bis brauchen wir sicherlich dann im Jahr zwei Tausend Dreißig nicht mehr.

00:37:50: aber wir sind eben tatsächlich noch in so einer Hochlaufphase wo die Technologie parallel zum Betrieb weiterentwickelt werden muss und dass ist, glaube

00:38:02: Ja, wir werden das natürlich weiter begleiten.

00:38:04: Frau Möllnstedt-Frau Schmidt, herzlichen Dank für Ihre Expertise und Ihre Einschätzung!

00:38:09: Liebes Publikum, wir sehen oder hören uns am nächsten Sonntag wieder.

00:38:13: Bis dahin, tschüss!

00:38:15: Wir

00:38:16: freuen uns, dass ihr zugehört habt.

00:38:18: Und noch mehr freuen würden Patrick und ich uns darüber wenn ihr diesen Podcast bewertet.

00:38:23: Da gibt es meist so eine fünf Sterne Funktionen.

00:38:26: Das ist für uns immer ganz toll, wenn wir wissen was wir in Zukunft besser machen können.

00:38:30: Wenn nicht schon passiert, dann abonniert doch gerne den Geladen-Podcast und empfieh'n uns auch gerne weiter.

00:38:36: Bedanken wollen wir uns bei all unseren Gesprächsgästen speziell unseren Partnerinstituten und natürlich allen die hinter den Kulissen sonst noch so mitwirken!

00:39:00: dem Center for Electrochemical Energy Storage Ulm und Karlsruhe, eine Forschungsplattform des Karls-Rohre Instituts

00:39:09: für Technologie

00:39:10: und der Universität Ulm.

00:39:12: Außerdem unterstützen diesen Podcast das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung

00:39:19: Baden-Württemberg.