Interview mit Volker Ehret: Der größte Elektrolyseur Deutschlands

Vorwort:

Wir haben ein Interview mit Volker Ehret, dem Production
Hydrogen Manager bei BASF am Standort Ludwigshafen, geführt. Er hat an der
Inbetriebnahme des größten Wasserstoff-Elektrolyseurs Deutschlands mitgewirkt
(54 Megawatt Leistung). BASF möchte für
die eigene Produktion grünen Wasserstoff herstellen. Damit geht das Unternehmen
nicht nur den Schritt in eine klimafreundliche Wasserstoffproduktion, sondern
ist auf Grund der Größe ihrer Anlage der aktuelle Marktführer in dem Gebiet. Im
Folgenden werden die Haupterkenntnisse gebündelt zusammengefasst und bei Bedarf
mit weiteren im Gespräch nicht erwähnten Erklärungen ergänzt.

Wofür wird Wasserstoff Produziert?

Der produzierte Wasserstoff wird vor allem für BAFS’s
eigenen Industrie genutzt und nur zweitrangig und in kleinen Mengen an Dritte
weitergegeben. Selbst andere BASF Standorte außerhalb von Ludwigshafen sollen
nur wenig des produzierten Wasserstoffs bekommen.  Wenn es einen Überschuss gibt, wird der
Wasserstoff mit fossilen Gasen gemischt und zu Wärmeenergie umgewandelt. Ein Überschuss
ist jedoch selten, da der Elektrolyseur sehr einfach abgestellt und wieder hochgefahren
werden kann. So kann BASF Energiekosten sparen. Ein Speicher ist zur Zeit nicht
geplant, da dieser nicht wirtschaftlich und zu Auflagenreich sei.  

Aufbau:

Der Hy4Chem besteht aus 72 Stacks à 50 Zellen. Die jeweils aus einer Kathode,
einer Anode und einer semipermeablen Membran bestehen. Die Anlage läuft mit 100
mBar bei 60 °C. Die einzelnen Zellen sind durch Bipolareplatten (Bleche)
verbunden, sodass Spannung an den Anoden angelegt werden kann. In den Zellen
läuft die eigentliche Wasserstoff Elektrolyse ab. Das entstehende Gas steigt
durch Rohre auf und wird in Abscheidbehältern gesammelt. Von dort wird es in
einen einstufigen Schraubenverdichter geleitet, um den Druck auf 3 Bar zu
erhöhen. Dieser erhöhte Druck wird benötigt um im Folgenden in einem Deoxo eine
kontrollierte Sauerstoff Wasserstoff Reaktion mit Katalysator zu verrichten. Denn
trotz guter Trennwirkung der Gasprodukte durch die semipermeable Membran ist
immer noch ein Restanteil des Sauerstoffes mit dem Wasserstoff gemischt. Durch
die Reaktion verbindet sich der Restsauerstoff mit Wasserstoff und reagiert zu
Wasser. Dieses kann leicht abgetrennt werden.
Außerdem ist der Wasserstoff mit gesättigtem Wasserdampf vermischt. Um abschließend
diesen gesättigten Wasserdampf aus dem Wasserstoff zu lösen, wird eine
Gastrocknung durchgeführt, wobei das Gasgemisch gekühlt und so der Wasserdampf
kondensiert wird. In diesem Zustand kann das Gemisch in Behältern mit
Silicalgel geleitet werden, wo das flüssige Wasser gebunden wird. Die
Silicalgel Behälter werden anschließend durch warmes Gas regeneriert und das
reine Wasserstoffgas in das Gasnetz weitergeleitet, wo sein Druck auf 40 oder
350 bar erhöht wird und es zu den Produktionsanlagen fließt.

Welchen Elektrolyseurtyp wurde gewählt?

Es gibt in der modernen Wasserstoff Industrie mehrere Typen von
Elektrolyseuren, die sich mitunter darin unterscheiden, ob die Katalyse in einem
basischen oder sauren Milieu stattfindet. Aufgrund der Größe und
Einzigartigkeit des Projektes war die Wahl des Elektrolyseurs eingeschränkt.
Mit der PEM (Protonenaustauschmembran) Technologie hatte „Simens Energy“
bereits im größeren Maßstab Erfahrung. Außerdem ist die PEM-Methode aufgrund ihrer
einfachen Bedienung besonders attraktiv. Der billige Solarstrom, den BASF
verwendet und die einfache Bedienung des Systems mache den grünen Wasserstoff konkurrenzfähig
gegenüber Wasserstoff, welcher mit Fossilien Brennstoffen hergestellt wird.
Dies ist allerdings nur der Fall, wenn der Strompreis der erneuerbaren Energien
niedrig ist.

Materialien und Lebensdauer

Als Elektrodenmaterial wird ein Verbundstoff mit Iridium und
Platin verwendet. Beide Materialien sind sehr kostspielig. Laut Herrn Ehret sei
das der Hauptforschungspunkt in Bezug auf Elektrolyse. Es ginge darum Materialien
zu finden, die preiseffizienter, aber ähnlich stabil sind, um Oxidation und Reduktion
Stand zu halten. Der Elektrolyseur verwendet, weil er bereits vor 2021geplant wurde,
etwa drei mal mehr Edelmetalle  als ein heute
geplanter Elektrolyseur. Das sei jedoch nicht schlimm, weil  dadurch die Lebensdauer der Verbundstoffe
steige und die Edelmetalle recycelbar seien.

Der Elektrolyseur habe laut Herrn Ehret eine
voraussichtliche Lebensdauer von 10 Jahren. Ausschließlich die Wechselrichter
müssen alle 5 ausgetauscht werden. Jedoch ist die Lebensdauer nur eine grobe
Schätzung, weil es bisher keine Praxiserfahrung mit einer solch großen Anlage
gibt.

Wird es noch mehr Elektrolyseure in diesem Maßstab
geben?

Laut Herrn Ehret sei es noch nicht sicher, ob ein
Elektrolyseur in diesem Maßstab kommerziell funktioniert. Ebenso unsicher sei es
ob weitere Anlagen gebaut werden. Das Wichtige für BASF sei es gewesen, ein
Vorreiter zu sein und grünen Wasserstoff zu produzieren. Die Profitabilität sei
bei diesem Projekt zweitrangig gewesen. Weitere Projekte müssen jedochrentaboch
war cl sein, sonst wird keine weiter Anlage gebaut. Die Rentabilität hänge
stark von dem Abnahmeverhalten ab. Steige die Wasserstoff Nachfrage nicht deutlich,
sei das Projekt Hy4cam gescheitert, beziehungsweise nicht rentabel.

Fazit

Alles in allem ist der Elektrolyseur Hy4Chem ein
Vorzeigeprojekt des Konzerns BASF. Sie versuchen, einen wichtigen Schritt zu
gehen und grünen Wasserstoff in relevanten Mengen zu produzieren. Das Projekt
leidet etwas unter der frühen Entwichlungsphase, weil es inzwischen deutlich materialeffizienter
Bauweisen gibt. Dennoch war es wichtig, dass BASF diesen Schritt so früh gegangen
ist, sonst hätten Firmen wie Simens keine neuen Modelle entwickelt, weil sie
nicht gesehen hätten, dass es Interesse am Markt gibt. Das bedeutet, selbst
wenn das Projekt scheitert, war es ein Schritt in die richtige Richtung und ein
wichtiges Signal von einem der größten Unternehmen in der Chemieindustrie.