„Leicht verständlich und unterhaltsam“ – mit diesem Anspruch ist Monika Rößiger an ihr Buch gegangen, um insbesondere den technisch nicht so Versierten näher zu bringen, was Wasserstoff so alles kann. Für die Wissenschaftsjournalistin und HZwei-Redakteurin ist Wasserstoff „der Schlüssel zur Energiewende“. „Er gibt uns die Chance, auf Erdöl, Kohle und Erdgas zu verzichten“, so die Hamburgerin.
Dafür widmet sie sich auf 256 Seiten verschiedenen Pilotprojekten sowie den Menschen, die sich, beispielsweise in der Energieversorgung, in der Stahlindustrie oder der Hafenlogistik, bereits mit Wasserstoff beschäftigen. So berichtet sie von eigenen Erfahrungen bei der Besichtigung von Projekten wie AquaVentus oder dem Norddeutschen Reallabor. Dementsprechend lautet der Untertitel: „So funktioniert die Energie der Zukunft.“ Auf technische Grundlagen geht Rößiger, die auch für Tagesspiegel und Spektrum der Wissenschaft schreibt, am Buchanfang aber nur in groben Zügen ein.
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Ihr Buch im Reportagestil vermittelt sehr anschaulich, wie der aktuelle Entwicklungsstand in den verschiedenen Anwendungsbereichen (z. B. Luft- und Schifffahrt, Nutzfahrzeuge, Eisenbahnen) sowie im Wärmesektor, beim H2-Transport und in der Metallindustrie ist. Mit einem gut dokumentierten Quellenverzeichnis genügt ihr Buch zudem allen wissenschaftlichen Ansprüchen.
Es hat lange gedauert, aber jetzt ist sie da – die Kraftwerksstrategie für Deutschland. Eigentlich hätte sie bereits Anfang 2023 vorliegen sollen, aber der politische Einigungsprozess war schwierig und entsprechend zeitintensiv. Am 5. Februar 2024 wurde die Strategie vorgestellt, sie muss jetzt aber noch mit Brüssel abgestimmt und notifiziert werden. Sie soll den Rahmen für neue Investitionen in moderne, hochflexible und klimafreundliche wasserstofffähige Kraftwerke schaffen. Details über das zukünftige Strommarktdesign wird es dann voraussichtlich im Sommer geben – wenn sich die Ampelregierung einigt.
Das Ziel der Kraftwerksstrategie ist, dass die Versorgung mit Strom „auch in Zeiten mit wenig Sonne und Wind klimafreundlich gewährleistet“ ist, damit sie „einen wichtigen Beitrag zur Systemstabilität leisten“ kann. Elementare Voraussetzung dafür ist jedoch, dass der Ausbau der erneuerbaren Energien und der Stromnetze konsequent fortgesetzt wird, damit die Dekarbonisierung vorangetrieben werden kann.
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Um dies zu erreichen, verständigten sich Bundeskanzler Olaf Scholz, Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck und Bundesfinanzminister Christian Lindner auf wesentliche Elemente. So soll beispielsweise ein vorgezogener Zubau von Kraftwerken angereizt werden. Die Ausschreibungen im Rahmen der Kraftwerksstrategie werden dafür so ausgestaltet, dass die neuen Kraftwerke in den zukünftigen Kapazitätsmechanismus vollständig integriert werden.
„Die Kraftwerksstrategie beschreibt, wie wir neue Kraftwerkstypen, die wasserstofffähig sind, in den Markt bringen werden.“
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Robert Habeck, Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz
Dafür sollen kurzfristig neue Kapazitäten (Gaskraftwerke, die H2-ready sind und an systemdienlichen Standorten stehen) mit einer Leistung von insgesamt 10 GW ausgeschrieben werden. Habeck hatte zuvor mehr als doppelt so viel anvisiert. Spätestens ab 2040 sollen diese dann vollständig von Erdgas auf Wasserstoff umgestellt werden. Kraftwerke, die ausschließlich mit Wasserstoff laufen, werden bis zu 500 MW im Rahmen der Energieforschung gefördert. Die dafür benötigten Fördergelder sollen aus dem Klima- und Transformationsfonds kommen. Außerdem sollen die Arbeiten an einem zukünftigen Strommarktdesign weiter vorangebracht werden.
Bestehende Hemmnisse bei der Errichtung und dem Betrieb von Elektrolyseuren sollen abgebaut werden. Zudem sollen alle Möglichkeiten genutzt werden, um insbesondere den Zubau von Elektrolyseuren, die systemdienlich betrieben werden sollen, zu beschleunigen. Darüber hinaus sollen Doppelbelastungen in Form von Abgaben und Gebühren, die bislang beim Betrieb von Elektrolyseuren anfallen, beseitigt werden. Konkret heißt es dazu: „Die Nutzung von Überschussstrom wird uneingeschränkt ermöglicht; alle bestehenden regulatorischen Hürden werden so weit wie möglich abgebaut.“
Kritik vom DWV
Die ersten Reaktionen aus der Energiebranche waren insgesamt positiv. Der DWV begrüßte ausdrücklich, dass sich die Bundesregierung jetzt auf wesentliche Elemente einer Kraftwerksstrategie geeinigt hat, da die Zeit erheblich dränge. Gleichzeitig kritisierte der Vorstandsvorsitzende Werner Diwald aber: „In der Analyse des BMWK heißt es, dass bis 2030 über 23 GW an Gaskraftwerken, die mit Wasserstoff betrieben werden können, zur Absicherung der Stromversorgung erforderlich sind. Es stellt sich daher die Frage, warum in der Eckpunkte-Vereinbarung zur Kraftwerksstrategie nur insgesamt 10,5 GW an Kraftwerksleistung ausgeschrieben werden sollen.“ Der DWV fordert die Ausschreibung der bereits seit langem angekündigten 8,8 GW in Form von Hybrid- und Sprinterkraftwerken sowie weitere 15 GW an zukunftsfähiger H2-Kraftwerksleistung, die in den nächsten drei Jahren ausgeschrieben werden sollen. Auch für den DVGW ist die jetzt angepeilte Kapazität „bestenfalls ein erster Schritt“.
„Bis 2030 sollen 80 Prozent des in Deutschland verbrauchten Stroms aus erneuerbaren Energien stammen.“
Endlich ist es so weit: Die Europäische Kommission hat Mitte Februar 2024 24 deutsche IPCEI-Projekte (Important Projects of Common European Interest – wichtige Projekte von gemeinsamem europäischem Interesse) genehmigt. Im Rahmen des IPCEI Wasserstoff werden Großvorhaben entlang der gesamten Wasserstoffwertschöpfungskette gefördert – von der H2-Erzeugung über Transport- und Speicherinfrastruktur bis hin zur industriellen Nutzung.
Die Genehmigung dieser Projekte durch die Europäische Kommission erfolgt in mehreren „Wellen“. Jetzt, in der dritten Welle, waren die Infrastrukturvorhaben an der Reihe, an denen insgesamt sieben Mitgliedstaaten beteiligt sind (Deutschland, Frankreich, Italien, Niederlande, Polen, Portugal, Slowakei). Ziel ist es, insgesamt fast 3.000 Kilometer an H2-Rohrleitungen, mehr als 3,2 GW H2-Erzeugungskapazität sowie rund 370 GWh an H2-Speicherkapazität aufzubauen.
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„Während sich die Versorgungskette für erneuerbaren Wasserstoff in Europa noch in der Anfangsphase befindet, wird Hy2Infra die ersten Bausteine eines integrierten und offenen Netzes für erneuerbaren Wasserstoff einrichten. Dieses IPCEI wird die ersten regionalen Infrastrukturcluster in mehreren Mitgliedstaaten schaffen und den Boden für künftige Verbindungen in ganz Europa im Einklang mit der europäischen Wasserstoffstrategie bereiten. Dies wird den Markthochlauf der Versorgung mit erneuerbarem Wasserstoff unterstützen und uns dem Ziel, Europa bis 2050 zum ersten klimaneutralen Kontinent zu machen, einen Schritt näher bringen.“
Margrethe Vestager, Vizepräsidentin der Europäischen Kommission, zuständig für Wettbewerbspolitik
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„Für eine erfolgreiche Einführung von erneuerbarem und kohlenstoffarmem Wasserstoff müssen alle Teile des Puzzles zusammenpassen. Im Rahmen dieses neuen wichtigen Projekts von gemeinsamem europäischem Interesse werden 32 Unternehmen, darunter 5 KMU, in die Wasserstoffinfrastruktur investieren, wobei sich die privaten und öffentlichen Investitionen auf insgesamt mehr als 12 Milliarden Euro belaufen, um Angebot und Nachfrage nach Wasserstoff aufeinander abzustimmen. Es bietet der Industrie mehr Möglichkeiten, ihre Aktivitäten zu dekarbonisieren und gleichzeitig ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und Arbeitsplätze zu schaffen.“
EU-Kommissar Thierry Breton
„Ich freue mich, dass das Warten auf die europäische Fördergenehmigung ein Ende hat. Wir sind damit einen wichtigen Schritt in Richtung Umsetzung unseres Wasserstoffprojektes gekommen. Jetzt hoffe ich, dass wir eine baldige Fördermittelzusage vom Bund bekommen, damit wir eine gute Grundlage für die finale Investitionsentscheidung in unseren Gremien haben.“
EWE-Vorstandsvorsitzender Stefan Dohler
Erwartet wird, dass die Mitgliedstaaten bis zu 6,9 Mrd. Euro an öffentlichen Mitteln bereitstellen werden, die dann 5,4 Mrd. Euro an privaten Investitionen freisetzen sollen. Insgesamt beteiligen sich an den 33 Projekten 32 Firmen, darunter auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Das IPCEI Hy2Infra soll damit „einen Beitrag zur Erreichung der Ziele des Europäischen Green Deal und des REPowerEU-Plans“ leisten, wie es aus Brüssel heißt.
Die meisten der beteiligten Firmen haben bereits lange auf das nun erfolgte Startsignal gewartet, um endlich mit ihren Vorhaben beginnen zu können. Erwartet wird, dass mehrere Großelektrolyseure zwischen 2026 und 2028 und Pipelines zwischen 2027 und 2029 in Betrieb genommen werden.
Abb. 2: Hydrogenious LOHC Technologies will im Rahmen des Vorhabens Green Hydrogen@Blue Danube Benzyltoluol als Trägermaterial für einen sicheren und effizienten Transport von grünem Wasserstoff zur Versorgung industrieller Abnehmer im Donauraum erproben, Quelle: Hydrogenious, IPCEI
Das IPCEI Hy2Tech zur Entwicklung von Wasserstofftechnologien für Endverbraucher wurde am 15. Juli 2022 genehmigt. In der zweiten Welle folgte am 21. September 2022 das IPCEI Hy2Use, das sich auf Wasserstoffanwendungen im Industriesektor konzentriert.
„IPCEI Hy2Infra trägt zur Verwirklichung eines gemeinsamen Ziels bei, indem es den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur unterstützt, die für die Verwirklichung der Ziele wichtiger politischer Initiativen der EU wie des Europäischen Green Deal, des REPowerEU-Plans und der EU-Wasserstoffstrategie wichtig ist.
Alle 33 Projekte des IPCEI sind sehr ehrgeizig, da sie auf die Entwicklung einer Infrastruktur abzielen, die über das hinausgeht, was der Markt derzeit bietet. Sie werden die ersten Bausteine für ein integriertes und offenes Wasserstoffnetz legen, das zu nichtdiskriminierenden Bedingungen zugänglich ist, und den Markthochlauf der Versorgung mit erneuerbarem Wasserstoff in Europa ermöglichen. Dies wird die Dekarbonisierung von Wirtschaftssektoren ermöglichen, die zur Verringerung ihrer Kohlenstoffemissionen auf Wasserstoff angewiesen sind.
Die Beihilfen für einzelne Unternehmen beschränken sich auf das notwendige und verhältnismäßige Maß und verzerren den Wettbewerb nicht unangemessen.“
KI und Wasserstoff stehen im Fokus der diesjährigen Hannover Messe. Die Messevorschau der HZwei zeigt, was an Neuem auf der Hannover Messe und insbesondere der Hydrogen + Fuel Cells Europe zu sehen ist.
Die industrielle Transformation hin zur Klimaneutralität nimmt immer mehr Fahrt auf. Daher steht auch auf der Hannover Messe dieses Jahr die Dekarbonisierung der Industrie im Mittelpunkt des Interesses. Der Energiewirtschaft kommt dabei die entscheidende Rolle zu. Dabei fußt die Transformation auf zwei Treibern: künstlicher Intelligenz (KI) und Wasserstoff. Denn klar ist, dass ohne eine Wasserstoffwirtschaft keine klimaneutrale Industrie denkbar ist.
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Über 500 Aussteller zum Thema Wasserstoff werden auf der Hannover Messe 2024 vertreten sein. Die meisten davon im Rahmen der Hydrogen + Fuel Cells Europe in Halle 13. Auch das diesjährige Partnerland Norwegen mit seinem Motto „Pioneering the Green Industrial Transition“ stellt die kohlenstoffneutrale Produktion und neue digitale Lösungen auf seinem Wasserstoffpavillon (Stand D30) in den Fokus. Ebenfalls im Zeichen der Wasserstoffwirtschaft steht die norwegisch-deutsche Energiekonferenz „Renewable Dialogue – North Sea Energy Hub“, die am 23. April 2024 im Convention Center stattfindet. Diese Konferenz will insbesondere Geschäftsmodelle der H2-Wirtschaft konkretisieren. Wasserstoff ist auch ein zentraler Baustein der Arena zur All Electric Society. Diese Arena ist direkt angegliedert an den ZVEI-Stand in der Mitte der Halle 11, Stand B58
Welche Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle die Wasserstoffwirtschaft heute schon anbietet, werden die Aussteller der Hydrogen + Fuel Cells Europe zeigen. Wichtige Akteure und Neuheiten stellt HZwei in dieser Messevorschau vor.
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Brennstoffzellentechnik
Die Proton Motor Fuel Cell GmbH präsentiert auf der Hydrogen + Fuel Cells Europe ihr Brennstoffzellensystem HyModule S4. Es ist für stationäre Anwendungen in Wohnhäusern, kleinen Industriekomplexen sowie als Notstromversorgung und Off-Grid-Stromversorgung gedacht. Das Gerät bietet einen niedrigeren Leistungsbereich von 4,1 kWel und einen Ausgangsspannungsbereich von 28 bis 55 VDC. Der H2-Versorgungsdruck beträgt 1,5 bis 7 bar. Das HyModule S4 verwendet die flüssigkeitsgekühlte BZ-Technologie HyStack 200 von Proton Motor und ist in einer Umgebungstemperatur von 5 bis 40 °C einsetzbar.
Abb. 2: Das BZ-System HyModule S4 für stationäre Anwendungen, Proton Motor, Halle 13, Stand E34
Der Automobilkonzern Honda kommt mit dem Prototyp seines neuen Brennstoffzellenmoduls nach Hannover. Das Modul ist für H2-Pkw, Nutzfahrzeuge, Baumaschinen und stationäre Stromerzeuger konzipiert. Die Brennstoffzelle in kompakten Abmessungen verfügt über eine hohe Ausgangsleistung und eine schnelle Startzeit, selbst in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen. Für die Anwendung in Schwerlast-Nutzfahrzeugen hat Honda bereits gemeinsam mit Isuzu Motors damit begonnen, den Brennstoffzellenantrieb der nächsten Generation zu testen. Ein Prototyp ist schon auf öffentlichen Straßen unterwegs. Die Einführung eines Serienmodells ist für das Jahr 2027 geplant.
Abb. 3: Das BZ-Modul FCS-26 von Honda ist auch als saubere und leise Notstromquelle geeignet, Honda, Halle 13, Stand C56, Foto: Honda
SFC Energy, Hersteller von Wasserstoff- und Methanol-Brennstoffzellen, hat die Leistungsklasse seiner mobilen Lösung efoy H2Genset erweitert. Die mobile Lösung ist als Alternative zu herkömmlichen Dieselgeneratoren gedacht. Sie kann für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. auf Baustellen, bei Events, auf Festivals und in abgelegenen Standorten mit temporärem Strombedarf.
Abb. 4: Mobiles Brennstoffzellengerät für den Einsatz auf Baustellen oder Festivals, Foto: SFC Energy, SFC Energy, Halle 13, Stand C04
Ballard Power Systems hat in diesem Jahr keine eigene Präsenz auf der Hannover Messe. Das Unternehmen ist jedoch Teil einer kanadischen Delegation, die an einer gemeinsamen Präsentation von über 300 Ausstellern aus 25 Ländern auf dem Gebiet der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie beteiligt ist. Derzeit werden weltweit fast 4.000 Lkw und Busse mit Brennstoffzellen von Ballard betrieben (s. auch S. 61). Die Brennstoffzellen werden auch in mehreren Wasserstoffschiffen, Zügen und Wasserstoffprojekten mit globalen Partnern eingesetzt. Auf der Hannover Messe wird Ballard im kanadischen Pavillon zeitweise mit einem Experten für Brennstoffzellentechnologie vertreten sein.
Ballard Power, Halle 13, Stand D40
Wasserstoffbereitstellung
AEG Power Solutions stattet Wasserstoffanlagen mit Gleichstromversorgungssystemen aus. Die Elektrolyseur-Stromversorgung des Unternehmens soll stabilen Strom und Leistung über einen weiten Spannungsbereich bieten. Sie eignet sich für die Produktion von grünem Wasserstoff mit schwankenden erneuerbaren Energiequellen, da diese Elektrolyseur-Stromrichter eine hohe Gleichstromdynamik und eine hohe Effizienz bei der Netzkonformität auch im Teillastbetrieb bieten. Um den Platzbedarf, die Installationszeit und die Kosten zu reduzieren, bietet AEG Power Solutions skalierbare Plug-&-Play-Lösungen an. Diese Lösungen können bis zu acht DC-3-Module parallel umfassen, die bis zu 16 MW, 1.500 VDC und 25,6 kADC liefern.
Abb. 5: Die Plug & Play-Elektrolyseur-Stromversorgung umfasst bis zu acht DC-3-Module, Foto: AEG Power Solutions, AEG Power Solutions, Halle 13, Stand B45
Das Unternehmen Siqens hat eine elektrochemische Wasserstoffseparations-Technologie (EHS) entwickelt. Anders als bei der Elektrolyse von Wasser will das Unternehmen damit Wasserstoff aus Biogas, Methanol oder Methan gewinnen. Das EHS-Verfahren erlaubt laut Hersteller auch die Separation von Wasserstoff aus natürlichen Vorkommen. Eine weitere Anwendung ist die Abtrennung von Wasserstoff, der über das Erdgasnetz transportiert wird.
Abb. 6: Das EcoCabinet von Siqens. Foto: Siqens, Siqens, Halle 2, Stand A42
Brennstoffzellen- und Elektrolyseurkomponenten
Der neue Befeuchter HumidiPower von Pentair ist für PEM-Brennstoffzellen konzipiert. Er fungiert als Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher. Das Gerät verfügt laut Hersteller über ein patentiertes, spiralförmig gewickeltes Hohlfaserdesign, um eine effiziente Feuchtigkeitsübertragung an Luft und andere Gase zu gewährleisten. Ein geringer Druckabfall soll den Energieverbrauch minimieren. Die Ableitung der Feuchtigkeit aus dem Abgas der Brennstoffzelle dient der Wiederverwendung im Spülgas.
Abb. 7: Der HumidiPower sorgt für ausreichend Feuchtigkeit in der PEM-Brennstoffzelle, Foto: Pentair, Pentair, Halle 13, Stand F46
Parker Hannifin zeigt auf seinem Stand die neuesten Entwicklungen im Bereich der Brennstoffzellentechnologie. An einem interaktiven Tisch können Besucher einen Blick in einen Elektrolyseurbehälter werfen und darin Komponenten von Parker suchen. Neu ist der horizontale Gasfilter Peach Gemini PuraSep. Der Filter enthält zwei Stufen und jeweils zwei Trommeln. Die obere Trommel dient der Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten, während die untere Trommel die Flüssigkeit auffängt. Ein Teil der Feststoffe fließt in die untere Trommel unterhalb der ersten Stufe, aber der größte Teil der Feststoffe sammelt sich auf den Elementen und auf dem Boden des oberen Fasses der ersten Stufe. Ebenfalls neu ist ein Befeuchter für BZ-Fahrzeuge und die H70-08-HRS-Schläuche für H2-Anwendungen.
Abb. 8: An einem interaktiven Tisch können Besucher einen Blick in einen Elektrolyseur-Behälter werfen und darin Komponenten von Parker suchen Foto: Parker Hannifin, Parker Hannifin, Halle 13, Stand C55
Fischer Fuel Cell Compressor aus der Schweiz stellt Luftkompressoren für Brennstoffzellensysteme her. Deren besondere Lagertechnik soll eine hohe Leistung und Effizienz auch dann ermöglichen, wenn das Brennstoffzellensystem in großen Höhen operiert. Daher finden die Kompressoren neben den klassischen BZ-Anwendungen in Fahrzeugen, Zügen, Schiffen oder stationären Einheiten auch in der Luftfahrt ihren Platz. Die Geräte befinden sich nicht nur im Prüfbetrieb, sondern sind im mehrstündigen Flugeinsatz. Das Unternehmen hat zudem seine Produktionskapazität auf jährlich 5.000 Einheiten erweitert.
Abb. 9: Kompressoren von Fischer sind auch für die Luftfahrt geeignet, Foto: Fischer Fuel Cell Compressor, Fischer Fuel Cell Compressor, Halle 13, Stand E46
Auch der dänische Spezialist für BZ-Kompressoren Rotrex präsentiert einen neuen Luftkompressor. Der EK40CT-2429 verfügt über eine zusätzliche Turbinen-/Expander-Ausstattung. Dieser neue Kompressor soll sich für stationäre, maritime und luftfahrttechnische Anwendungen mit großen Brennstoffzellenstapeln mit bis zu 400-kW-Ausgangsleistung eignen.
Abb. 10: Der neue Brennstoffzellenkompressor von Rotrex, Foto: Rotrex, Rotrex, Halle 13, Stand C15
Das Schweizer Unternehmen Celeroton Fuel Cell entwickelt und produziert ultrahochdrehende Turbokompressoren und Antriebssysteme für Brennstoffzellenanwendungen. Alle BZ-Kompressoren von Celeroton sind mit eigens entwickelten Gaslagern ausgestattet, die eine hohe Effizienz, einen ölfreien Betrieb und eine lange Lebensdauer ermöglichen sollen. Mit dem CTi-1100 präsentiert das Unternehmen die zweite Generation des Turbokompressors mit integriertem Inverter für Intralogistik, Range Extender, stationäre Anlagen und Drohnen. Ebenfalls neu ist der CTi-2001 mit integriertem 80-V-Wechselrichter, der für Intralogistik- und Off-Road-Anwendungen gedacht ist.
Zudem baut Celeroton Fuel Cell seine Produktpalette für Anwendungen mit höherer Leistung weiter aus. Der neue Turbokompressor CTE-4000 in Verbindung mit dem Wechselrichter CC-4000 soll die Luftversorgung für Brennstoffzellen mit 100 bis 200 kW Nettoleistung bereitstellen. Das neue System wird mit einem optionalen Turbinenexpander und mehreren aerodynamischen Varianten ausgestattet sein.
Abb. 11: Turbokompressor mit 100 bis 200 kW Nettoleistung, Quelle: Celeroton Fuel Cell, Celeroton, Halle 13, Stand D49
PDC Machines aus den USA produziert Membrankompressionssysteme und Wasserstoffkompressoren. Über das neue Online-Portal MyPDCMachines können Kunden einen digitalen Betriebszwilling ihrer installierten PDC-Anlagen verwalten. Das Portal bietet den Zugriff auf wichtige Informationen wie den Gerätestatus, empfohlene Wartungspläne, Inbetriebnahmeberichte, Servicehistorie, Handbücher und Datenblätter. Zudem ermöglicht es die Bestellung von Ersatzteilen. Neu ist auch eine PDC-Toolbox, die Kunden beim Service und der Wartung von PDC-Kompressoren helfen soll.
Abb. 12: Zugang per QR-Code zum Online-Portal MyPDCMachines, Grafik: PDC Machines, PDC Machines, Halle 13, Stand E50/2
Der Gasanalyse-Spezialist Archigas aus Rüsselsheim präsentiert eine neuartige Messtechnologie zur feuchtigkeitsunabhängigen H2-Detektion. Dazu hat das Unternehmen in gemeinsamer Entwicklungsarbeit mit der Hochschule Rhein-Main das Wärmeleitfähigkeitsmessprinzip technisch neu umgesetzt und mit Halbleitertechnologie kombiniert. Mit unter 30 Millisekunden soll der neue Sensor von Archigas eine besonders hohe Reaktionsgeschwindigkeit aufweisen. Kommt Kondensat in Kontakt mit Sensorik zur Gasanalyse, führt dies meist zu deren sofortiger Zerstörung. Daraus, dass Wasser an den verschiedensten Stellen der H2-Prozesskette auftreten kann, können Sicherheitslücken resultieren und hohe Kosten entstehen. Das spezielle Konstruktionsdesign des Messmoduls soll daher einem Kontakt von Kondensat mit der Sensorik effektiv entgegenwirken.
Abb. 13: Da Wasserstoff hochreaktiv ist, sollte seine Detektion über die ganze Prozesskette in Echtzeit erfolgen, Foto: Archigas, Archigas, Halle 13, Stand C16
Wasserstoffzapfsäulen
In diesem Jahr stellt Maximator Hydrogen seine neueste Generation von Wasserstoffzapfsäulen vor. Der Max Dispenser 1.5 verfügt über ein Multimedia-Display mit Touchfunktion, Mikrofon, Lautsprecher und NFC-Reader zur direkten Bezahlung. Das ermöglicht es den Nutzenden, eine genaue Betankungsanleitung zu erhalten und den Befüllstatus ihres Fahrzeuges zu sehen. Gleichzeitig dient das Display als Schnittstelle zum 24/7-Support, der Anwendern bei Fragen jederzeit zur Verfügung steht.
Dank der eingebauten Neigungserkennung wird der Dispenser bei Gefahrensituationen, wie z. B. beim Aufprall eines Fahrzeugs, in einen sicheren Zustand versetzt. Der H2-Zufluss wird gestoppt, das Entlastungsventil geöffnet und der Dispenser wird stromlos geschaltet. Die Zapfsäule kann Pkw und Schwerlastfahrzeuge mit 700 bar oder 350 bar befüllen.
Abb. 14: Dank der eingebauten Neigungserkennung wird der Dispenser bei Gefahrensituationen in einen sicheren Zustand versetzt> Foto: Maximator Hydrogen, Maximator Hydrogen, Halle 13, Stand C26
Auch Linde stellt auf der Hydrogen + Fuel Cells Europe eine neue Wasserstoffzapfsäule vor. Der HyQ-Dispenser soll eine hohe Leistung bei der H2-Betankung bieten. Darüber hinaus soll er energieeffizient, sehr leise und für Wartungsarbeiten optimiert sein.
Abb. 15: Kartenzahlung an der neuen Linde-Wasserstoffzapfsäule, Foto: Linde, Linde, Halle 13, Stand D55/1
Komponenten für Wasserstoffzapfsäulen
Norgren bietet unter seiner Marke Buschjost jetzt H2-Hochdruck-Magnetventile mit FM-zugelassenen Spulen für den nordamerikanischen Markt an. Damit kann das Unternehmen nun Kunden bedienen, die Wasserstofftankstellen oder Wasserstofflager für Korea, China, Europa oder die USA bauen. Die Ventile sind für einen Druck bis 1.050 bar ausgelegt.
Neu sind auch Sauerstoff-Magnetventile und -Regler, die das Unternehmen speziell nach den Industriegasnormen für Elektrolyseanwendungen entwickelt hat. Zudem bietet das Unternehmen elektrische Hochdruck-Proportionalregler für Wasserstoffzapfsäulen an.
Abb. 16: Hochdruck-Magnetventil mit FM-zugelassenen Spulen für den nordamerikanischen Markt Foto: Norgren, Norgren, Halle 13, Stand E13
Auch Eugen Seitz aus der Schweiz kommt mit einem neuen Magnet-Hochdruckventil für Wasserstoffanwendungen nach Hannover. Das Ventil verfügt über eine integrierte Stellungsanzeige und soll somit eine optimale Systemzustandsinformation gewährleisten.
Abb. 17: Das neue H2-Magnet-Hochdruckventil mit Stellungsanzeige, Grafik: SeitzValve, Eugen Seitz, Halle 13, Stand D50
Bürkert stellt bei seinem Messeauftritt die neue Spulentechnologie Kick and Drop in den Mittelpunkt. Diese Technologie soll in Ventilen bis zu 80 Prozent Energieeinsparung, 45 K geringere Eigenerwärmung und 200 Prozent mehr Schaltdruck im Vergleich zu herkömmlichen Spulen erreichen. Die Kick-and-Drop-Spule ist mit einer Doppelwicklung mit Anzugs- und Haltewicklung ausgestattet. Bei der Kick-and-Drop-Elektronik wird durch einen hohen Stromimpuls die Spule übererregt. Dadurch wird die benötigte Anzugskraft, welche das Ventil zum Öffnen benötigt, erzeugt. Nach rund 500 Millisekunden schaltet die Kick-and-Drop-Elektronik in einen energiesparenden Haltebetrieb. Dabei wird die Leistungsaufnahme drastisch gesenkt.
Abb. 18: Kick-and-Drop-Spule von Bürkert, Foto: Bürkert, Bürkert, Halle 13, Stand C30
Forschung
Das DLR-Institut für Technische Thermodynamik ist auf der Hydrogen + Fuel Cells Europe mit den Abteilungen für Energiesystemintegration und Elektrochemische Energietechnik vertreten. Das Institut entwickelt elektrochemische Reaktoren auf der Basis von Protonen-Keramiken. Protonen-Keramik-Brennstoffzellen betreibt man bei Temperaturen zwischen 400 und 600 °C. Die Elektrodenkonfiguration trennt die Dampfzufuhr von der Wasserstoffproduktion und verhindert so eine Verdünnung der beiden Ströme. Diese neuartigen Zellen sind vielseitig: Sie können elektrochemisch komprimierten Wasserstoff liefern, sie können die Protonierung von Molekülen wie CO oder CO2 in wertvolle Rohstoffe ermöglichen und sie können gleichzeitig als konventionelle Brennstoffzelle zur Energieversorgung eingesetzt werden.
In dem H2Mare-Teilprojekt PtX-Wind erforscht das DLR die Offshore-Produktion von grünem Wasserstoff und Power-to-X-Produkten. Auf der Messe stellt das Forschungsinstitut dazu die transportable Plattform XPlore vor. Diese dient der Untersuchung verschiedener Elektrolysetechnologien in Koppelung mit unterschiedlichen Synthesetechnologien.
Abb. 19: Die transportable Plattform XPlore dient für Offshore-Tests, Grafik: DLR (basierend auf CAD von TUB-EBMS) DLR, Halle 13, Stand B36
Das Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) legt bei seiner diesjährigen Messepräsenz den Schwerpunkt auf die Themen Elektrolyse und Wasserstoffderivate. Das Forschungsinstitut zeigt das Modell eines Ammoniak-Cracking-Reaktors, der in einem 3D-Metalldruck hergestellt wurde. Auch ein maßstäbliches Modell der zugehörigen Cracker-Anlage für mobile Einsätze wird zu sehen sein. Die Anlage wurde für eine Segeljacht konzipiert und inzwischen als Teil eines kompletten Ammoniak-Schiffsantriebs in der Sportjacht Ammonia Sherpa installiert.
Abb. 20: Ammoniak-Cracker-Anlage zum Einsatz auf einer Segeljacht, Grafik: ZBT
Die Elektrolyse-Abteilung der Duisburger präsentiert in Hannover neue edelmetallfreie Membran-Elektrodeneinheiten und stellt Methoden zur Qualitätskontrolle von PEM-Elektrolyseuren vor. Im Bereich der Materialqualifizierung zeigt das ZBT Methoden zur Charakterisierung und Detektion von Schadensphänomenen an Brennstoffzellenkomponenten wie Membran-Elektrodeneinheiten oder Beschichtungen von Bipolarplatten.
ZBT, Halle 13, Stand E40
Das Fraunhofer ISE präsentiert in Hannover eine AEM-Laborelektrolysezelle. Diese ist eine Weiterentwicklung des PEM-Elektrolysezellen-Designs und soll der präzisen Charakterisierung und Qualifizierung verschiedener Komponenten wie Membranen, poröser Transportschichten und Katalysatoren dienen. Dies geschieht bei Drücken bis etwa 10 bar, erhöhten Stromdichten von über 5 A/cm² und unter präziser Temperaturkontrolle durch eine integrierte Heizung. Das Institut bietet zudem Kunden Messdienstleistungen für PEM- und AEM-Elektrolyseure und eine Analyse der Messergebnisse an, um Möglichkeiten zur Verbesserung der Kundenprodukte aufzuzeigen.
Auch ein neues Design von Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) für die Elektrolyse und mobile Brennstoffzellen, die im Siebdruck- oder Schlitzdüsenverfahren mit kommerziell erhältlichen Materialien hergestellt wurden, ist Teil des Messeauftritts.
Abb. 21: Am Fraunhofer ISE entwickelte AEM-Laborelektrolysezelle (4cm²) zur Vermessung der Katalysatoren unter industrierelevanten Bedingungen und unter Integration von externen Magnetfeldern Foto: Fraunhofer ISE, Halle 13, Stand C41
Auf der diesjährigen Hannover Messe stellt das Fraunhofer IMM auf dem Fraunhofer-Gemeinschafsstand eine kompakte Anlage zur Ammoniakspaltung vor. Diese kann zur dezentralen Bereitstellung von Wasserstoff, etwa für Wasserstofftankstellen, dienen. In maritimen Anwendungen kann eine solche Anlage die Versorgung von Brennstoffzellen mit Wasserstoff oder die Zufuhr von zündfähigem „Spaltgas“ für Schiffsmotoren leisten.
Thema auf der Sonderausstellungsfläche der Hydrogen + Fuel Cells Europe sind Power-to-Gas-Verfahren wie die Methanisierung in kompakten, mikrostrukturierten Reaktoren. Zudem stellt das Fraunhofer IMM Reformersysteme vor, mit denen Wasserstoffträger wie Methanol, Ethanol und synthetische Kohlenwasserstoffe für die wasserstoffbasierte stationäre und mobile Energieversorgung genutzt werden können. Für diese Reformersysteme entwickelt das Institut Katalysatoren und katalytische Beschichtungen für Mikrostrukturen.
Abb. 22: Die auf Ammoniak und Methanol basierten Systeme zur stationären und dezentralen Energieversorgung sind in Halle 2, Stand B24 zu sehen Foto: Fraunhofer IMM, Fraunhofer-Gemeinschafsstand, Halle 2, Stand B24, Fraunhofer IMM, Halle 13, Stand C47/1, Sonderausstellungsfläche
Maschinenbau
Der Sondermaschinenbauer Graebener Maschinentechnik präsentiert eine Presse für die Herstellung von alkalischen Elektrolyseur-Stacks. Der aus Bipolarplatten bestehende, vormontierte Stack wird zunächst in die Maschine eingefahren. Dort wird er auf eine definierte Höhe zusammengedrückt, bis innerhalb des Stacks ein bestimmter Druck erreicht ist. Dieser Druck muss dann unverändert über mehrere Stunden aufrechterhalten werden. In dieser Zeit kann man den Stack mithilfe weiterer Verfahren allen notwendigen technischen Prüfungen unterziehen.
Die Stack-Presse für Elektrolyseure verfügt über eine Kraft von 800 Tonnen und kann Stacks mit einer maximalen Höhe von etwa 3 m, einem maximalen Durchmesser von 1,60 m und einem Gewicht von bis zu 12 Tonnen aufnehmen. Um während des Betriebs Montagearbeiten bei maximaler Sicherheit gewährleisten zu können, wurde bewusst auf einen hydraulischen Antrieb verzichtet. Stattdessen erfolgt das Zusammendrücken des Stacks innerhalb der Presse mit sechs servomotorisch angetriebenen Spindeleinheiten. Diese werden im Gleichlaufverfahren betrieben und sollen damit eine besonders homogene Komprimierung des Stacks ermöglichen.
Abb. 23: Die neue Stack-Presse für Elektrolyseure, Foto: Graebener Maschinentechnik, Graebener Maschinentechnik, Halle 13, Stand E42
Der Laserschweißspezialist AWL-Techniek Holding aus den Niederlanden entwickelt Laserschweißgeräte und komplette Fertigungsstraßen für Bipolarplatten. Die neue Laser-Mikroschweißzelle kann laut Hersteller einen Fokus von 0,052 mm erreichen und damit in Hochgeschwindigkeit schweißen. Damit gelinge das anspruchsvolle Verschweißen der hauchdünnen Bipolarplatten.
Abb. 24: Im Experience Center hat AWL eine Versuchslage aufgebaut, die auch eine automatisierte Qualitätskontrolle der Bipolarplatten ermöglicht Foto: AWL, AWL-Techniek, Halle 13, Stand F49
Das belgische Unternehmen Borit ist auf die Umform-, Schneid-, Schweiß- und Versiegelungstechnologien spezialisiert, die für die Herstellung von Bipolarplatten aus Metall für Brennstoffzellen und Zwischenverbindungen für Elektrolyseure erforderlich sind. Der Trend bei Bipolarplatten geht laut Borit zu immer dünneren Materialien in der Größenordnung von 50 bis 100 Mikrometern, um Gewicht einzusparen. Borit entwickelt die geeigneten Technoligien für solche Materialien.
Abb. 25: Bipolarplatten von Borit, Foto: Borit, Borit, Halle 13, Stand C19
Maceas, eine 100-prozentige Tochter von Worthmann Maschinenbau, fokussiert sich auf die Helium-Dichtheitsprüfung im Vakuum und unter Atmosphäre sowie auf die Ultraschall-Gasblasen-Detektion im Wasserbad. Das Unternehmen ist in den Bereichen Wasserstoff, Elektrolyse, Brennstoffzelle und Batteriekomponenten sowie Wärmespeichertechnologie aktiv. In Hannover zeigt das Unternehmen eine neue vollautomatische Helium-Vakuum-Dichtheitsprüfanlage für metallische und graphitische Bipolarplatten.
Abb. 26: Neue Anlage von Maceas zur Dichtheitsprüfung von Bipolarplatten, Foto: Maceas GmbH, Maceas, Halle 13, Stand E53/1
Katalysatoren und Membranen
Pajarito Powder hat eine neue Produktionsanlage für Katalysatoren in Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Stacks an seinem Hauptsitz in Albuquerque im US-Bundesstaat New Mexico aufgebaut. Das Unternehmen nutzt Platingruppenmetalle in seinen Katalysatoren, um eine hohe Leistung und eine gute Stabilität und Haltbarkeit zu erreichen. Mit der neuen Produktionsanlage hat Pajarito Powder das Produktionsvolumen für BZ-Katalysatormaterial verdreifacht und die hauseigene Fertigung von Katalysatoren für die Herstellung grünen Wasserstoffs verdoppelt.
Abb. 27: Neue Produktionsanlage für wesentlich höhere Kapazität, Grafik: Pajarito Powder, Pajarito Powder, Halle 13, Stand A40
Der chinesische Hersteller Anhui Contango New Energy Technology zeigt in Hannover eine großformatige katalysatorbeschichtete Membran (CCM) auf verschiedenen PEM-Varianten. Die CCM soll eine hohe Stromdichte und einen niedrigen Iridium- und Platinanteil aufweisen. Contango hat vergangenes Jahr etwa 20 MW CCM an große chinesische Wasserelektrolyseure geliefert. Auch für europäische Kunden ist das Produkt laut Anbieter interessant.
Anhui Contango New Energy Technology, Halle 13, Stand A21
Carbon Energy Technology aus China produziert Kompositmembranen. Das neue Produkt des Unternehmens besteht aus einem organischen Polymer, Keramikpulver und einem Trägermaterial. Es gibt die Membranen in den Stärken 200 und 500 µm. Sie dienen der alkalischen Elektrolyse von Wasser, denn sie können effizient Wasserstoff und Sauerstoff trennen und den Elektrolyten passieren lassen.
Carbon Energy, Halle 13, Stand A42
Systemintegratoren, Betreiber und Berater
Die H2Apex mit Hauptsitz in Rostock/Laage stützt sich auf drei Säulen: Das Unternehmen ist als Systemintegrator für schlüsselfertige Wasserstoffprojekte und Mobilitätslösungen aktiv. Zudem produziert das Unternehmen grünen Wasserstoff. Die dritte Säule ist die Entwicklung und Fertigung von Druckgasspeichern zur Zwischenlagerung von Wasserstoff.
Abb. 28: Container mit H2-Druckgasspeichern, Grafik: H2Apex, H2Apex, Halle 13, Stand E49
Bis 2032 soll das Wasserstoffkernnetz in Betrieb gehen. Dazu sollen Erdgasleitungen auf Wasserstoff umgestellt werden und auch neue Wasserstoffleitungen entstehen. Gasnetzbetreiber Ontras bringt sich mit seinem H2-Startnetz in das Projekt ein. Es besteht unter anderem aus den beiden IPCEI-Projekten „Green Octopus Mitteldeutschland“ und „doing hydrogen“. Damit will Ontras den Grundstein für den effizienten und sicheren Wasserstofftransport in seinem Netzgebiet legen. Das ostdeutsche Unternehmen verbindet über seine Infrastruktur die gesamtdeutschen mit den europäischen Netzen – dem European Hydrogen Backbone. Über dieses soll in Skandinavien produzierter Wasserstoff nach Deutschland gelangen.
Abb. 29: Das Ontras-H2-Startnetz besteht aus den Projekten „Green Octopus Mitteldeutschland“ und „doing hydrogen“ Bild: ONTRAS H2-Startnetz, Grafik: Ontras, Ontras, Halle 13, Stand D10
Siemens verfügt über Expertise in der gesamten H2-Wertschöpfungskette. Das Unternehmen stellt diese Expertise OEM-Herstellern, Generalunternehmern, Anlagen-Betreibern, aber auch Regierungen und Kommunen bei der Umsetzung von Wasserstoffprojekten zur Verfügung. Das beginnt bei der Finanzierung und geht über das Konzeptdesign und den Aufbau bis hin zum Betrieb von Wasserstofferzeugungsanlagen und PtX-Projekten. Siemens sieht seine Stärken in den Bereichen Digitalisierung, Automatisierung und Elektrifizierung.
Siemens, Halle 13, Stand C36
Das Beratungsunternehmen PGUB Management Consultants ist in Hannover auf dem Hzwo-Gemeinschaftsstand Sachsen vertreten. PGUB berät den schwedischen Brennstoffzellenhersteller FCT Sweden. Unter dem Namen Protonik GmbH soll ab April ein eigenständiges Wasserstoff-Beratungsunternehmen aktiv werden. Dieses ist ebenfalls auf dem Gemeinschaftsstand Sachsen sowie auf dem Stand der hessischen Landesenergieagentur (LEA) zu finden.
Ursprünglich Ende 2023 sollte ein „emissionsfreies Taxonomie-Gaskraftwerk“ in Lübesse, einer Gemeinde in Mecklenburg-Vorpommern, in Betrieb gehen, aber wie bei so vielen Projekten gibt es Verzögerungen: Ein Projektpartner ging pleite, und nicht zuletzt die Preissteigerungen der letzten Jahre erforderten Umplanungen. Aber die Verantwortlichen blieben trotz aller Widrigkeiten dran und peilen jetzt 2025/2026 für den Produktionsstart an.
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Der offizielle Baustart für die Energiewandlungsanlage südlich von Schwerin erfolgte nach vier Jahren Vorbereitungszeit im März 2022. Gemeinsam mit Mecklenburg-Vorpommerns Wirtschaftsminister Reinhard Meyer wurde damals hoffnungsfroh das Startsignal, ein symbolisches „Anbaggern“, für dieses Sektorkopplungsprojekt gegeben, im Rahmen dessen klimaneutrale synthetische Kraftstoffe (e-Fuels) hergestellt werden sollen.
Entgegen früheren Planungen wird jetzt allerdings kein Gaskraftwerk (BHKW) mehr errichtet. Das erzeugte Methan soll zur Produktion von regenerativem LNG (rLNG – liquefied natural gas – Flüssigerdgas) für den Mobilitätssektor genutzt werden. Alternativ ist auch eine Einspeisung in das vorhandene Erdgasnetz denkbar. Außerdem ist jetzt die Versorgung der Wohnbebauung von Lübesse einschließlich des Gewerbegebietes mit Nahwärme Schwerpunkt dieses Vorhabens.
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Damals war noch die Exytron GmbH mit im Boot. Das Technologieunternehmen aus Rostock musste allerdings Ende August 2022 Insolvenz anmelden. Der Exytron-Geschäftsführer Klaus Schirmer versuchte zwar noch zu retten, was zu retten war, aber im Herbst 2022 kristallisierte sich heraus, dass eine Abwicklung unvermeidlich war, so dass mehrere Mitarbeiter dann anderweitige Arbeit annahmen.
Infolge der Insolvenz verzögerte sich das Projekt um rund ein Jahr, nachdem es zuvor schon bei den Verhandlungen mit Baufirmen, Lieferanten und Banken durch Preissteigerungen und Lieferengpässe zu terminlichen Problemen gekommen war. Inzwischen konnte aber nach einer öffentlichen Ausschreibung im Herbst 2023 ein international aktiver Anlagenbauer gewonnen werden. Heiko Teichmann, Geschäftsführer der Lübesse Energie GmbH, zeigte sich gegenüber HZwei entsprechend zuversichtlich: „Die Energiewandlungsanlage wird im Zeitraum 2024/2025 hergestellt, montiert und in Betrieb gesetzt werden, so dass ab Ende 2025/Anfang 2026 die Inbetriebnahme und danach eine kontinuierliche Belieferung potenzieller Inverkehrbringer mit rLNG und eine Einspeisung von Wärme in das noch zu errichtende Nahwärmenetz möglich sein wird.“
Power-to-X-Anlage im Gewerbegebiet
Konkret ist geplant, auf einer etwa 20.000 Quadratmeter großen Fläche im Gewerbegebiet von Lübesse eine Wasserstoff- und Methanerzeugungsanlage aufzubauen, die im ersten Ausbauschritt über eine Elektrolyseleistung von bis zu 8 MW verfügen soll. Sie soll teilweise zur Speicherung und Nutzung des grünen Stroms aus lokalen Windkraftanlagen, für die die 20-jährige EEG-Vergütung ausgelaufen ist, für die saubere und günstige Energieversorgung des Dorfes sowie eines angrenzenden Gewerbegebietes dienen. Weiterer Grünstrom wird aus regionalen und überregionalen Windenergieerzeugungs- und Photovoltaik-Anlagen kommen. Das Wirtschaftsministerium von Mecklenburg-Vorpommern hat zugesichert, das Vorhaben mit 15 Mio. Euro zu unterstützen. Der Windparkentwickler Naturwind aus Schwerin sowie die VR-Bank Nord eG aus Flensburg sind weiterhin mit dabei.
Bernd Jeske, Geschäftsführer der Lübesse Energie GmbH, sagte: „Der dezentrale Ansatz führt dazu, dass Energie dort verbraucht wird, wo sie erzeugt wird. Zudem verbindet das Projekt die Stromwende mit der Verkehrs- und Wärmewende und zeigt auf, wie Sektorenkopplung vorangetrieben werden kann.“
Zur weiteren Planung erklärte Teichmann: „Die im Zusammenhang mit den exothermen Verfahren der Elektrolyse und der Methanisierung entstehende, unvermeidbare Abwärme wird einem neu zu errichtenden Nahwärmenetz zugeführt, das sowohl die Wohnbebauung als auch das Gewerbegebiet in Lübesse mit Heizenergie versorgen soll.“
