Über Jahrzehnte hinweg hat das Fraunhofer-Keramikinstitut in Sachsen und Thüringen die Materialien, den Aufbau und die automatisierte Produktion von Hochtemperatur-Elektrolyseuren und -Brennstoffzellen erforscht. Nun wollen die Ingenieure die Wasserstoff-Anlagen gemeinsam mit Thyssen erst in die Kleinserie und dann in die Massenproduktion überführen. Foto: Fraunhofer-IKTS
Neue Hochtemperatur-Elektrolyseure basieren auf Forschungen des Dresdner Keramikinstituts IKTS
Arnstadt/Dresden, 13. März 2024. Nach jahrzehntelanger Entwicklung will das Fraunhofer-Keramikinstitut IKTS aus Dresden nun seine Hochtemperatur-Elektrolyseure gemeinsam mit Thyssenkrupp Nucera in die Serienproduktion transferieren. Dabei handelt es sich um keramikbasierte Anlagen, die Wasser unter Stromeinsatz und bei sehr hohen Temperaturen von fast 1000 Grad in Sauerstoff sowie den Energieträger Wasserstoff aufspalten. Dies Reaktorstapel („Stacks“) dieser „SOEC“-Elektrolyseure wollen beide Partner nun im Thüringischen Arnstadt ab dem ersten Quartal 2025 probefertigen. Das haben das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und die Thyssen-Tochter heute mitgeteilt.
Partner versprechen sich hohen Wirkungsgrad und Koppelprozesse
„Mit der Hochtemperatur-Elektrolyse werden wir unseren Kunden eine ausgesprochen leistungsstarke Technologie anbieten, die ein weiterer starker Tragpfeiler des neuen, CO2-freien und damit klimafreundlichen Energiemix der Zukunft ohne fossile Energie sein wird“, erklärte Werner Ponikwar, der Chef von Thyssenkrupp Nucera. „Neben der höheren Effizienz bei der Strom-zu-Wasserstoff-Wandlung bietet die Hochtemperaturelektrolyse außerdem den großen Vorteil, dass CO2 aktiv aus der Umgebung entnommen und zusammen mit grünem Wasserstoff zu grünem Synthesegas und Folgeprodukten wie e-fuels gewandelt werden kann“, ergänzte IKTS-Leiter Prof. Alexander Michaelis. „Dies ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für die Energiewende.“
SOECs mögen Abwärme zum Anheizen
Durchgesetzt hat sich die eigentlich so effiziente Hochtemperatur-Elektrolyse, die auf Wirkungsgrade bis zu 80 Prozent kommen soll, allerdings bisher noch nicht im breiten Praxiseinsatz. Denn sie ist konstruktiv und in ihren Materialien sehr anspruchsvoll, dadurch auch teurer als Alkali– oder PEM-Wasserspalter. Außerdem muss sie auf ihre Betriebstemperatur vorgeheizt werden. Dadurch eignet sie sich vor allem für Stahlwerke, Aluhütten, Chemiebetriebe und andere Standorte, an denen ohnehin Abwärme entsteht.
Sunfire Dresden produziert bereits heiße Wasserspalter
Kleinere Versuche mit solchen Koppellösungen gibt es inzwischen bereits, insbesondere durch das Dresdner Unternehmen Sunfire, das in der Nachbarschaft des IKTS bereits eigene Hochtemperatur-Elektrolyseure in kleinen Serien fertigt. Der Betrieb kam laut eigenen Angaben bereits auf die erwähnten über 80 Prozent Wirkungsgrad und nähert sich in diesem Segment nun auch langsam der Megawatt-Leistungsklasse. Die SOECs von Sunfire und Fraunhofer sind allerdings unterschiedlich konstruiert.
Massenproduktion hängt vom Erfolg der Pilotline ab
Konkret die IKTS-Elektrolyseure bestehen aus keramischen Elektrolyten mit siebgedruckten Elektroden und gepressten Verbindungsleitungen (Interkonnektoren) aus einer Chrombasis-Legierung. Je nachdem, wie gut die Pilotproduktion und die dabei hergestellten Anlagen funktionieren, soll daraus eine Massenproduktion entstehen.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: Fraunhofer-IKTS, Oiger-Archiv
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