Das Interesse an Energiespeicherung ist derzeit groß. Und seit immer mehr Power-to-Gas-Anlagen aus dem Boden schießen, konzentriert sich das Augenmerk der Projektierer zunehmend auf die Kernelemente an diesen Standorten: die Elektrolyseure. Diese elektrochemischen Aggregate zur Wasserstofferzeugung sind zwar eigentlich schon lange bekannt, seit aber Wasserstoff immer mehr in den Fokus bei der Energiespeicherung rückt, ist ein neuer Wettbewerb entbrannt, welche Geräte möglichst flexibel auf Lastschwankungen reagieren und gleichzeitig einen möglichst hohen Wirkungsgrad gewährleisten können.
Ende 2011 rief die Deutsche Energie-Agentur dena ihre Power-to-Gas-Plattform ins Leben und veranstaltete 2012 ihre erste PtG-Konferenz. Dann folgten die Grundsteinlegung für die Anlage in Falkenhagen sowie nach und nach etliche weitere Vorhaben (s. HZwei-Hefte Jan. 2012 u. Jan. 2013). Die Idee, dass Wasserstoff als chemischer Energiespeicher dazu beitragen kann, Ökostrom langfristig zu bevorraten, hat sich inzwischen herumgesprochen. Mehr noch: seit ein, zwei Jahren macht das Stichwort „Sektorenkopplung“ die Runde als Bezeichnung für die Verknüpfung der drei Energiebereiche Strom, Wärme und Mobilität. Heute ist klar, dass Wasserstoff ein Bindeglied zwischen diesen Sektoren sein kann.
Unabdingbar sind dafür Komponenten, die möglichst effizient Energie von einer Form in eine andere umwandeln können. Elektrolyseure können das: Je nachdem, welche Bauart betrachtet wird, liegt der Wirkungsgrad der Umwandlung von elektrischer Energie in chemische im Elektrolyseur bei 70 bis 80 Prozent.
Das gestiegene Interesse an dieser Technologie hat dazu geführt, dass eine ganz neue Branche entstanden ist: Während zuvor die verschiedenen Akteure alle für sich teils in sehr unterschiedlichen Bereichen werkelten, haben sich in den vergangenen Jahren neue Allianzen gebildet. Zahlreiche Unternehmen taten sich zusammen, um gemeinsam neue Märkte erschließen zu können.
Internationale Player
Der französische Staatskonzern Areva gründete beispielsweise ein eigenes Tochterunternehmen für Wasserstoff (Areva H2Gen), das sich mit der französischen Firma CETH2 zusammenschloss und sich schließlich in Köln ansiedelte. Von dort plant es derweil die Installation eines 2-MW-Systems in Leuna. Dieses Vorhaben ist eines von insgesamt acht Vorhaben der zweiten HYPOS-Projektwelle. Das MegaLyseur-Projekt umfasst ein Volumen von 11,5 Mio. Euro und sollte eigentlich bereits im Herbst 2016 starten, aber ein positiver Fördermittelbescheid liegt derzeit noch nicht vor. Carsten Krause, Geschäftsführer von Areva H2Gen, sagte dazu: „Aufgrund der Größe des Projektes und der vielen Partner und all der gewünschten Änderungen hat es sich leider in die Länge gezogen.“
Ein weiterer großer internationaler Player mit langjähriger Erfahrung war das norwegische Unternehmen Statoil, das bereits vor Jahren das Wasserstoff-Know-how von Norsk Hydro übernommen hatte. Das norwegische Unternehmen hatte seinen Inergon^® erstmals im Jahr 2006 auf der Hannover Messe präsentiert (s. HZwei-Heft Aug. 2006), einen PEM-Elektrolyseur, der für die dezentrale Wasserstoffherstellung im mittleren Leistungsspektrum konzipiert worden war (ca. 10 Nm³ H₂/h). Die H₂-Sparte von Statoil hat allerdings mittlerweile umfirmiert und heißt jetzt Nel Hydrogen. 2015 übernahmen die Skandinavier das im benachbarten Dänemark sitzende H2 Logic, das auch bereits einige Wasserstofftankstellen in Deutschland aufgebaut hat. Nel Hydrogen baut derweil eine neue Fabrik in Herning, die jährlich 300 H₂-Tankstellen produzieren kann. Der jüngste Schritt war die Übernahme von Proton Onsite (s. Kasten) in diesem Februar, wobei noch nicht klar ist, ob infolgedessen erneut eine Umbenennung ansteht. Zunächst wollen die Norweger aber in Hannover den 90. Geburtstag ihres Unternehmens feiern (s. Neue Schwerpunkte auf Hannover Messe).
Proton Energy Systems Inc. (Proton OnSite) galt bislang als Marktführer jenseits des Atlantiks. Das Unternehmen mit Sitz in Wallingford, Connecticut, USA, wurde im Jahr 1996 gegründet und installierte mit seinen derzeit rund 90 Mitarbeitern bislang weltweit über 2.600 Einheiten. Bestandteil des Erfolgsrezepts ist, dass die Ingenieure den hohen Systemdruck auf die Wasserstoffseite begrenzt haben, so dass die Sauerstoffseite ohne Hochdruck auskommt. Die Systemintegration dieser Geräte in Europa führt das schweizerische Unternehmen Diamond Lite durch. Ein weiterer Vertriebspartner, bei dem Hans-Jörg Vock ebenso wie beim Diamond eine leitende Funktion innehat, ist BeBa Energie mit Sitz in Schleswig-Holstein.
Nel übernimmt Proton OnSite
Nel ASA hat am 27. Februar 2017 bekanntgegeben, dass es beabsichtigt, Proton OnSite zu übernehmen. Dazu gebe es eine nichtbindende Vereinbarung beider Partner, so hieß es. Der Preis für die Übernahme, die im zweiten Quartal 2017 vollzogen werden könnte, soll dem derzeitigen Unternehmenswert von Proton Energy Systems in Höhe von 70 Mio. US-$ entsprechen, wovon 20 Mio. US-$ in Cash beglichen werden sollen. Zusätzlich sollen Aktien von Nel in zwei Chargen nach 12 und 24 Monaten übergegeben werden.
Jon André Løkke, CEO von Nel, erklärte: „Wir sind stolz, unsere Absicht verkünden zu können, Nel und Proton OnSite zusammenzuführen und zum weltweit größten Wasserstoff-Elektrolyseurunternehmen zu machen.“ Der Osloer Energiekonzern, der selbst alkalische Systeme baut (s. Abb. 1), betrachtet Proton OnSite als „Nummer eins unter den Anbietern von PEM-Elektrolysetechnik“. Durch die Akquise würde der neue Firmenzusammenschluss somit beide Technologien abdecken. Løkke sagte: „Die kombinierte Einheit wird imstande sein, das gesamte Elektrolyseurspektrum in Bezug auf Kapazität und Technologie anzubieten.“
„Unsere Einschätzung bisher war immer, dass mittelfristig beide Technologien ihre Berechtigung behalten werden und es keinen alleinigen ‚Gewinner‘ geben wird.“ Franz Lehner, e4tech
Hydrogenics ist ein weiterer Elektrolyseurhersteller, der sowohl alkalische als auch PEM-Geräte baut (s. Abb. 2). Die kanadische Firma mit Standorten in Belgien und Deutschland verfügt über mehr als 60 Jahre Erfahrung im Wasserstoffsektor und hat bislang 500 Elektrolyseure weltweit installiert, unter anderem für ein Off-Grid-System bei der Nickelmine von Glencore Raglan im Norden Kanada mit 350-kW-Elektrolyseur und 120-kW-Brennstoffzelle (s. Abb. 1 auf S. 3).
Deutschsprachiger Raum
Das Know-how, das beim Bau des Hybridkraftwerks in Prenzlau (Grundsteinlegung 2009) von Enertrag gesammelt wurde, liegt mittlerweile bei McPhy (s. Abb. 4 auf S. 21). Während sich der uckermärkische Projektierer wieder vornehmlich um Windkraft kümmert, wanderte das Wissen um die großtechnische Wasserstofferzeugung samt Personal zu McPhy Energy Deutschland, das sich ursprünglich vornehmlich mit Feststoffspeichern beschäftigt hatte. Neben diesem deutschen Ableger gehört zu dem französischen Mutterunternehmen, das seinen Namen Mitte Februar 2017 in McPhy kürzte, auch der italienische Elektrolyseurhersteller Piel, der Anfang 2013 übernommen wurde.
Die Lübecker Firma H-Tec Systems wurde mit ihrem ausschließlich im Aus- und Weiterbildungssektor tätigen Schwesterunternehmen H-Tec Education Anfang dieses Jahrzehnts von GP Joule übernommen. Die Industriesparte von H-Tec betätigt sich insbesondere als Hersteller von Elektrolyse-Stacks und -Systemen und bietet diese über sein Mutterunternehmen unter dem Namen „Stromlückenfüller“ an (s. Abb. 2).
Der ehemalige H-Tec-Geschäftsführer Uwe Küter hat sich inzwischen mit der Beratungsagentur h2agentur selbständig gemacht und vertritt unter anderem Giner, einen US-amerikanischen Hersteller von Elektrolyse-Stacks, die von dem deutschen Start-up iGas energy installiert werden.
Bei Siemens laufen derzeit die Vorbereitungsarbeiten für den Silyzer 300, der ab 2018 zum Einsatz kommen soll. Zur Erprobung wird derzeit das groß angelegte EU-Vorhaben H2Future in Linz, Österreich, in Angriff genommen, bei dem insgesamt 6 MW Elektrolyseurleistung installiert werden sollen. Bislang wird bei Siemens in Erlangen der Silyzer 200 (PEM, 1,25 MW, s. Abb. 5 auf S. 21) gefertigt, der zwar als kommerzielles Produkt gilt, aber wegen des Preises in Höhe von 1,5 bis 2 Mio. Euro hat die abgesetzte Stückzahl den einstelligen Bereich erst kürzlich Zeit verlassen.
Etwas holpriger lief es bei der ELT Elektrolyse Technik GmbH, die jahrelang führend war im Bereich der alkalischen Elektrolyseure. Bevor der neue Hype losging, meldete das Unternehmen jedoch Ende 2010 Insolvenz an. Mit einem neuen Investor werden die Geschäfte aber seit Anfang 2011 unter dem Namen ELB Elektrolysetechnik GmbH weitergeführt. Mate Barisic, Geschäftsführer von ELB und zuvor auch von ELT, teilte HZwei mit: „Wir haben mit der Insolvenzverwaltung einen Kaufvertrag über das Vermögen der ELT Elektrolyse Technik GmbH abgeschlossen. Damit haben wir ELT komplett erworben.“ Barisic sagte weiterhin, dass durch diese Maßnahme sowohl ein Teil des Personals als auch das Know-how von Bamag und Lurgi, aus denen ELT 1995 hervorgegangen war, erhalten worden seien.
Weitere Akteure sind beispielsweise IHT Industrie Haute Technology SA (IHT), ein Kleinunternehmen aus Monthey, Schweiz, sowie Sunfire aus Dresden (s. Abb. 4). Das sächsische Unternehmen kooperiert unter anderem mit Boeing und erprobt derzeit ein gemeinsames Testgerät auf Hawaii. Eine weitere Anlage soll diesen Sommer in Salzgitter ausgeliefert werden.
Interessant dürfte auch sein, was HydrogenPro während der Hannover Messe vorstellen wird: Das norwegische Unternehmen wurde 2013 gegründet und hat einen exklusiven Partnervertrag für Europa und die USA mit dem chinesischen Unternehmen Tianjin Hydrogen Equipment (THE), dem nach eigenen Angaben weltweit führenden Zulieferer von alkalischen Elektrolyseuren. Seit Januar 2017 ist bei der nahe Oslo ansässigen Firma zudem der Wasserstoffexperte Dr. Hans Jörg Fell als CTO unter Vertrag. Fell, der jahrelang zunächst für Norsk Hydro, für Statoil und dann für Nel Hydrogen arbeitete, war ab 2013 kurz im CO₂-Capture-and-Storage-Geschäft tätig und wird nun in Hannover seinen neuen Arbeitgeber und dessen Produkte vorstellen.
Konkurrenzfähig bis 2030
Die meisten dieser Systeme stecken allerdings derzeit noch in der Erprobungs- beziehungsweise Demonstrationsphase, da es für ihren Einsatz kaum Geschäftskonzepte im Energiespeichersektor gibt. Zudem liegen die Kapitalkosten derzeit mit durchschnittlich 1.000 bis 1.700 Euro pro Kilowatt bei PEM-Systemen und 600 bis 1.000 Euro pro Kilowatt bei alkalischen Systemen relativ hoch. [1] Es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass spätestens im Jahr 2030 der per Elektrolyse erzeugte Kraftstoff an H₂-Tankstellen zu einem konkurrenzfähigen Preis verglichen mit dampfreformiertem Wasserstoff angeboten werden kann.