Wasserstoff – eine Technologie mit viel PotenzialHier ist Expertenwissen gefragt

Noch längst sind nicht alle Fragestellungen zum Thema Wasserstoff beantwortet. Denn die Produktion, Bereitstellung und Nutzung von Wasserstoff stellt Unternehmen noch vor Herausforderungen. Doch eins ist sicher: Wasserstoff und alternative Energieträger in mobilen und stationären Anwendungen haben enormes Potenzial. Potenzial für eine klimafreundliche und emissionsfreie Zukunft in den Sektoren Haushalt, Industrie und Verkehr.

Doch das Thema Wasserstoff wird schnell komplex. Deswegen lohnt es sich einen Experten an Ihrer Seite zu haben, der innovative Lösungsansätze bietet, aber zugleich bewährte Produkte und jahrzehntelanges Industrie-Know-how mitbringt. Ob Neuentwicklung oder Serienfertigung – HYDAC begleitet Sie bei der erfolgreichen Projektrealisierung. Erzählen Sie uns von Ihrem Anliegen.

Elektrolyse & Wasserstofferzeugung

Wasserstoff gehört zu den vielversprechendsten alternativen Energieträgern, um fossile Brennstoffe in Industrie und Infrastruktur auf dem Weg zur CO2-Neutralität zu ersetzen. Die Herstellung von Wasserstoff kann über verschiedene Verfahren erfolgen. Die nachhaltigste Methode ist die sogenannte Wasserelektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien. Dabei werden jeweils zwei Wassermoleküle (2H2O) mittels elektrischer Energie zu zwei Wasserstoffmolekülen (2H2) und einem Sauerstoffmolekül (O2) zersetzt.

Unabhängig von der eingesetzten Technologie (AEL, AEM, PEM, SOEC) unterstützen wir Sie mit unserem stetig wachsenden Portfolio bei der Wasserstofferzeugung. Bereits jetzt bieten wir Ihnen ein breites Sortiment, damit Ihr Elektrolyseur leistungsfähiger, wirtschaftlicher und sicher arbeitet.

Unser Portfolio

Thermo-Fluid-Management

Setzen Sie für ein ausgereiftes Thermo-Fluid-Management auf unsere Balance of Plant-Lösungen. Unser Sortiment reicht dabei von Luftkühlsystemen z. B. für Fluidströme (DI-Wasser, KOH aq.) über Kompressorkühlsysteme für die Kondensationstrocknung (Gaskühler) bis hin zur Filtration von Partikeln aus Gas und Flüssigkeiten. Wir sind Ihr Ansprechpartner für die Abscheidung von Aerosolen, Fluidförderung und Gaskompression. Auch mit ausgewählten Ventilen und Sensorik (Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, Leveltransmitter, Levelswitch) bieten wir ein umfassendes Portfolio für die Balance of Plant Ihres Elektrolyseurs.

Wasserstoff- / Gastrocknung

Für bestimmte Anwendungen wird hochreiner Wasserstoff benötigt. Doch das Rohgasprodukt Wasserstoff ist nach der Herstellung oft mit Verunreinigungen aus Wasser und Sauerstoff kontaminiert. Die DIN EN 17124 gibt vor, dass diese Verunreinigungen weniger als 5 ppm betragen müssen. Mit unserer innovativen Wasserstofftrocknung erreichen wir bei Bedarf höhere Wasserstoffqualitäten als in der Norm gefordert.

Separatoroptimierung / Phasentrennung

Die Wasserstofferzeugung birgt viele Herausforderungen – so auch bei der Gas-Flüssigkeits-Separation. Konventionelle Separatorbehälter sind entsprechend groß gebaut und bieten keine aktive Separation des Gemischs. Mit der HYDAC Lösung lassen sich Separatorbehälter auf ein Minimum reduzieren und durch eine aktive Entgasungseinheit die Effizienz des Gesamtsystems maximieren. Gerne untersuchen wir auch Ihre Separatoren auf mögliche Potenziale zur Bauraumoptimierung – sprechen Sie uns an!

Hydraulische Stack-Verspannung

Gewindestangen oder hydraulische Zylinder? Viele Hersteller von Elektrolyseuren setzen auf Gewindestangen und Tellerfedern, um Ihre Stacks zu verspannen. Im Gegensatz dazu ermöglichen hydraulische Stack-Verspannungen während des Betriebs eine optimale, homogene Kraftverteilung auf den Stack. Dadurch werden Undichtigkeiten zwischen den Bipolarplatten vermieden, Wartungsarbeiten erleichtert und die Lebensdauer maximiert. Wir unterstützen Sie bei der aktiven Stack-Vorspannung im Stack-Betrieb und bei der statischen Stack-Verpressung bei der Stack-Montage.

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Wasserstofftankstelle

Wasserstoff als alternativer Energieträger ermöglicht ein emissionsfreies Fahren. Denn durch die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff entsteht neben Strom als Antrieb für Brennstoffzellenfahrzeuge lediglich reiner Wasserdampf. Ungefährlich für Mensch und Umwelt.

Weltweit gewinnt diese Technologie an Bedeutung, was zu einem stetigen Ausbau der Tankstelleninfrastruktur führt. Hierbei spielt die kontinuierliche Weiterentwicklung der Betankungstechnologie hinsichtlich Verfügbarkeit, Energieeffizienz und Kosten eine große Rolle. Bereits heute steht Ihnen HYDAC mit einem breiten Portfolio zur Seite – doch auch neue Entwicklungen und Innovationen sind auf dem Weg. Sprechen Sie uns gerne an.

Unser Portfolio

Partikuläre Verunreinigung, Wasserstoffqualität & Gasreinheit

Ob partikuläre Verunreinigungen oder Schadgase – Wasserstoff unterliegt hohen Sauberkeitsanforderungen. Partikuläre Verschmutzungen können sowohl innerhalb der Wasserstofftankstelle als auch in Brennstoffzellenfahrzeugen zum Ausfall der Systeme führen. Als langjähriger Experte in der Technischen Sauberkeit entwickelten wir mit dem PSA-H70 ein Produkt zur Beprobung von Tankstellen und Auswertung der partikulären Schmutzfracht. Das Resultat: Bereits heute liefern wir Ihnen ein komplettes Gasfiltrationsportfolio für Tankstellen vom Niederdruck- bis in den Hochdruckbereich (bis 1050 bar) – geeignet sowohl für Partikel- als auch Flüssigkeitsabscheidung.

Durch Schadgase kann es zu Defekten innerhalb des Brennstoffzellen-Stacks (sogenannte Katalysatorgifte) kommen. Weltweit einzigartig: Aktuell entwickelt HYDAC einen Gasqualitätssensor, welcher die Gaszusammensetzung innerhalb der Speicherbanken der Tankstelle dauerhaft misst.

Wasserstoffkühlung

Zur Kühlung von Verdichter- bzw. Kompressorsystemen liefern wir an Ihre Anforderungen angepasste effiziente Kühlsysteme und Wärmetauscher. Für die Rückkühlung des verdichteten Gases in Wasserstofftankstellen fertigen wir kundenspezifische Lösungen an. Ob als Dachaufbau, V-Shape oder direkt integriert in den Container – nutzen Sie unsere Expertise, um die Kühlung Ihrer Tankstelle zu optimieren.

Durch den kontinuierlichen Ausbau unseres Produktportfolios werden wir Ihnen zukünftig auch Produkte für die Tieftemperaturvorkühlung im Tankprozess nach SAE J2601 anbieten können. Dies komplettiert unser Rundum-Paket für die Wasserstoffkühlung.

Sensorik / Druckmessumformer

Der Betankungsprozess an Wasserstofftankstellen ist druckgesteuert, das heißt, es bedarf zuverlässiger und sicherer Sensorik. HYDAC bietet Ihnen ein komplettes Portfolio an Wasserstoffdrucksensoren vom Nieder- bis in den Hochdruckbereich (16-1050 bar) für Ihre Anwendung. Entwickelt wurden unsere Sensoren gezielt für Wasserstoff-Anwendungen – spezielle Messzellen aus Edelstahl mit einem hohen Nickelanteil schützen dabei vor Wasserstoffversprödung.

Neu im Sortiment ist unser SIL 2 zertifizierter Sensor, welcher unter anderem im Dispenser („Zapfsäule“) eingesetzt werden kann. Erfahren Sie in einem persönlichen Austausch mehr über die Vorteile unserer neuen Lösung.

Antriebstechnik für Kompressoren (Verdichtersysteme)

Der Wunsch vieler Betreiber bei Wasserstoffkompressoren ist ein ausfallsicherer, energieeffizienter und ressourcenschonender Betrieb. Die innovativen hydraulischen Antriebsaggregate von HYDAC machen dies möglich. Dabei prüfen wir, ob sich konventionelle oder drehzahlvariable Systeme für Ihre Anwendung eignen und welches System Ihnen das größtmögliche Einsparpotenzial bietet. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit der Anlagen können wir unsere Systeme mit einer kontinuierlichen Zustandsüberwachung des Hydraulikfluids ausrüsten. Neben dem Remote Zugriff ist auch die Durchführung von Ölanalysen im HYDAC Fluid Care Center möglich.

Brennstoffzellensysteme und H₂-Motoren in mobilen & industriellen Anwendungen

Als Technologie der Zukunft birgt die Brennstoffzelle viel Potenzial in mobilen und stationären Anwendungen. Wasserstoffzüge sind längst kein Wunschdenken mehr, sondern Realität. Auch die Entwicklung von emissionsfreien Fahrzeugen im Individual- und Schwerlastverkehr, Bau- und Landmaschinen, Schiffen sowie zur Notstromversorgung wird vorangetrieben. Damit Brennstoffzellensysteme funktional sicher und energieeffizient betrieben werden können, bedarf es ausgereifter Technik. Aufgebaut auf jahrelanger Industrieerfahrung und hoher Innovationskraft bieten wir Ihnen schon heute ein umfangreiches Portfolio, welches wir stetig erweitern.

Unser Portfolio

Sensor- & Ventiltechnik

Brennstoffzellen in Verbindung mit Hochdrucktanksystemen werden mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten und Temperaturschwankungen betrieben. Um Stoffströme im Hochdruckbereich der Wasserstoffbehälter und im Niederdruckbereich der Brennstoffzelle sicher und präzise zu steuern, hat HYDAC ein breites Portfolio an Ventiltechnik entwickelt. Darüber hinaus tragen unsere Hochdrucksensoren seit mehr als einem Jahrzehnt dazu bei, Drücke zu erfassen und Systeme sicher zu betreiben. Überzeugen Sie sich selbst.

Luft- & Wasserstoffqualität

Die Brennstoffzelle reagiert kritisch auf kleine Partikel und Schadgase, die zum einen initial bei der Produktion in das Brennstoffzellensystem eintragen oder während des Betriebs in den Brennstoffzellen-Stack gelangen. Um die Brennstoffzelle vor diesen Einflüssen zu schützen und die Lebensdauer zu erhöhen, werden diverse Filter im Brennstoffzellensystem benötigt. Um sowohl die Luft- als auch die Wasserstoffseite vor diesen Verunreinigungen zu schützen, steht Ihnen unser breit gefächertes Sortiment aus Filter- und Separatortechnologien zur Verfügung.

Thermomanagement

Anders als bei mobilen und stationären Anwendungen mit Verbrennungsmotoren wird bei Brennstoffzellensystemen kein Teil der Wärmeenergie mit dem Abgasstrom abgeführt, sondern zum Großteil ins Kühlwasser. Daraus resultiert ein höherer Kühlleistungsbedarf in Brennstoffzellenanwendungen. Grundsätzlich steigt die Komplexität des Kühl- und Thermomanagementsystems aufgrund einer Vielzahl von zusätzlichen elektrischen Verbrauchern, wie Elektromotoren und Umrichtern oder auch Batteriesystemen. Mit innovativen Lösungen unterstützt HYDAC Sie bei der Entwicklung und Integration von komplexen Kühl- und Thermomanagementsystemen.

Steuerungstechnik

Um Brennstoffzellen- und Tanksysteme funktional sicher und energieeffizient zu betreiben, ist ein vollumfängliches Verständnis von Strom-, Stoff- und Informationsflüssen notwendig. Durch dieses Verständnis und die Fähigkeit komplexe Softwaresysteme zu entwickeln, ist HYDAC in der Lage, kundenindividuelle Steuerungsarchitekturen anzubieten. Darüber hinaus verwenden wir unsere eigenen extrem leistungsfähigen Controller, funktional sichere Softwarearchitekturen sowie seit Jahren erprobte Funktionsbausteine von HYDAC, um Ihnen die Integration elektrischer Systeme zu erleichtern.

FAQ

Was ist ein Elektrolyseur und wie funktioniert er?

Ein Elektrolyseur ist allgemein eine Vorrichtung zur Trennung bzw. Zersetzung und auch Umwandlung eines Stoffs bzw. Moleküls (Redoxreaktion) mit Hilfe elektrischen Stroms. In einem Wasserelektrolyseur werden daher Wassermoleküle (H2O) in Wasserstoffmoleküle (H2) und Sauerstoffmoleküle (O2) umgewandelt.

Die eigentliche Reaktion findet dabei in elektrochemischen Zellen bei Spannungen von ca. 1,4 V statt. Aus Praktikabilitätsgründen stapelt man eine Vielzahl solcher Zellen (elektrische Reihenschaltung) zu sogenannten Stacks. Die gesamte Peripherie um die elektrochemischen Zellen werden unter dem Begriff „Balance of Plant“ subsummiert.

Was bedeutet Balance of Plant?

Balance of Plant (BOP) ist ein Begriff, der im Allgemeinen im Zusammenhang mit der Energietechnik verwendet wird. Er bezeichnet alle unterstützenden Komponenten und Hilfssysteme, die für die Umwandlung der Energie benötigt werden – mit Ausnahme der Erzeugungs- bzw. Umwandlungseinheit selbst.

Dazu gehören bei Elektrolyseuren Energiemanagement (Transformatoren, Wechselrichter, Leistungsregler usw.), Fluid- und Gasmanagement (Wasseraufbereitung, Trennung von Flüssig- und Gasphase, Gastrocknung, Gasverdichtung) sowie Thermomanagement (Kühlsystem für Leistungselektronik, Stack und Kondensationstrocknung).

Was ist eine Brennstoffzelle und wie funktioniert sie?

Eine Brennstoffzelle besteht aus zwei Elektroden – der Anode (Wasserstoffseite) und Kathode (Luftseite). Die beiden Elektroden sind durch ein Elektrolyt getrennt. Bei der PEM-Brennstoffzelle ist dies eine semipermeable Membran, die nur für Protonen durchlässig ist.

Der Wasserstoff wird an der Anode zugeführt. Dieser wird dann mithilfe eines Katalysators (meist Platin) in Protonen und Elektronen aufgeteilt. Die Protonen wandern dann durch die Membran zur Kathode. Die Elektronen fließen wiederum über einen elektrischen Verbraucher zur Kathode und liefern somit die elektrische Energie. An der Kathode vereinen sich Protonen und Elektroden zusammen mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft zu Wasser.

Was bedeutet der Begriff „elektrochemische Zelle“?

Der Begriff „elektrochemische Zelle“ ist ein Oberbegriff für verschiedene Typen, wie beispielsweise Elektrolysezelle, Akkumulatorzelle oder auch Batterie- oder Galvanische Zelle. Teilweise können solche Zellen reversibel betrieben werden, wie beispielsweise Akkumulatorzellen. Diese können geladen und entladen werden – das bedeutet, sie können elektrische Energie in chemische Energie umwandeln und wieder als elektrische Energie freisetzen. Analog können auch bestimmte Formen von Elektrolysezellen als Brennstoffzellen betrieben werden. Folglich werden durch die Umwandlung von Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser elektrische Energie und Wärme freigesetzt.

Elektrolyse- und Brennstoffzellen bestehen aus sogenannten Bipolarplatten, Elektroden und je nach Technologie Gasdiffusionslagen (GDL) und Membranen. Bei Verwendung von „Proton- / Anion Exchange Membrane“ (PEM / AEM ) werden diese oft direkt mit den Elektroden verbunden und als „Membrane Exchange Assembly“ (MEA) bezeichnet.

Was versteht man unter „Membran-Elektroden-Anordnung“ (MEA)?

Die Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) wird unterschiedlich interpretiert. Teilweise versteht man darunter nur die Membran mit darauf beschichteten Katalysatorlagen (auf einer Seite für die Kathodenreaktion; auf der anderen Seite für die Anodenreaktion). Häufig jedoch bezieht man die Gasdiffusionslage(n) mit ein, da diese ebenfalls elektrisch leitfähig sein muss.

Die Membran besteht je nach Technologie aus verschiedenen Polymeren oder Keramiken, die jeweils selektiv Protonen, Anionen (z. B. Hydroxidanionen = OH) oder Sauerstoff transportieren können. Die Gasdiffusionslage(n) dienen dazu, die entstehenden (Elektrolyse) insbesondere aber die verwendeten (Brennstoffzelle) Gase von den Reaktionsorten (Katalysatorlagen) möglichst homogen weg- bzw. hinzutransportieren. Über Kanäle in den Bipolarplatten werden diese Gase dann aus der elektrochemischen Zelle heraus- bzw. eingeleitet.

Wie ist eine Bipolarplatte zusammengesetzt?

Die Bipolarplatte hat in einer Mehrfachzellen- bzw. Stapel-Konfiguration vor allem die Aufgabe, die Anode einer Zelle mit der Kathode der benachbarten Zelle physikalisch und elektrisch leitend zu verbinden. Daneben ist die Bipolarplatte in der Brennstoffzelle dafür zuständig, die Reaktionsgase in die Reaktionszone zu leiten. Dazu sind in die Platten auf beiden Seiten Strömungsprofile (Flowfield) gefräst oder eingepresst, durch die auf der einen Seite Wasserstoff strömt und auf der anderen Seite Luft zugeführt wird.

Eine Bipolarplatte besteht aus den beiden Polen einer einzelnen Brennstoffzelle: der wasserstoffführenden Anodenplatte (der negative (-)-Pol) und der Kathodenplatte (der positive (+)-Pol) für die Zuführung der Reaktionsluft. Die Platten regeln auch die Abfuhr von Wasserdampf bzw. Abgabe von thermischer und elektrischer Energie. In der Elektrolysezelle dienen sie hauptsächlich dazu, den Elektrolyseur zu kühlen, der Anodenseite Reaktionsgase zuzuführen und den Wasserstoff und die Gase abzuführen, die während der Reaktion entstehen.

Was ist ein „Stack“?

Als Stack bezeichnet man in der Elektrolyse und auch Brennstoffzellentechnologie einen Stapel in Reihe geschalteter elektrochemischer Zellen, einschließlich der Einhausung bzw. des Rahmens oder Verspannungselements. Durch die Reihenschaltung ist es möglich, die Versorgungsspannung zu erhöhen und so den Strom bei gleicher Leistungsaufnahme gemäß P=U*I zu verringern. Unabhängig davon wird durch die Reihenschaltung zu einem Stack auch der Gesamtaufbau des Systems vereinfacht.

Was ist ein Drucktanksystem?

Gasförmiger Wasserstoff lässt sich nach dem Verdichten bei hohem Druck in einem Tank speichern. Im Verkehr hat sich beispielsweise ein Druckniveau von 350 bar für Nutzfahrzeuge und 700 bar für PKWs durchgesetzt. Bei 700 bar beträgt die Dichte ca. 40 kg/m³ (24 kg/m³ bei 350 bar). Der Hochdruckspeicher bietet für kleine Speichermengen eine günstige Lösung und wird daher vor allem in mobilen Anwendungen, wie PKWs und Nutzfahrzeuge eingesetzt.
Gegenwärtig existieren vier verschiedene Druckbehältertypen auf dem Markt:

  • Typ 1: Druckbehälter besteht lediglich aus einer metallischen (i.d.R. stählernen) Wandung. Nenndrücke liegen im Bereich von 200 bar.
  • Typ 2: Druckbehälter besitzen neben der metallischen Wandung eine Ummantelung aus harzgetränkter Glas- oder Kohlefaser mit einem Nenndruck bis 1000 bar.
  • Typ 3: Behälter besitzen einen Liner aus Metall (meistens Aluminium) und eine Ummantelung aus Kohlefaser, um den gesamten Behälter herum. Nenndrücke sind typischerweise 350 oder 700 bar.
  • Typ 4: Druckspeicher besitzen einen Liner aus Kunststoff (typischerweise Polyamid- oder Polyethylen) und die Ummantelung besteht, wie beim Typ 3 Behälter, üblicherweise aus Kohlefasern. Nenndrücke sind üblicherweise 350, 500 oder 700 bar.

Was sind die Vor- und Nachteile von Flüssigwasserstoff?

Im Vergleich zur gasförmigen Wasserstoffspeicherung bietet Flüssigwasserstoff als Treibstoff Vorteile hinsichtlich der Energiedichte (71 kg/m³). Außerdem kann der Druck im Tank niedrig gehalten werden. Dies wirkt sich positiv auf das Tanksystem hinsichtlich Gewicht und Platzbedarf des Speichers, dessen Kosten (besonders bei großen Speichermengen) und der Sicherheit aus.

Die Herstellungskosten des kryogenen Wasserstoffs (-253 °C) sind jedoch nicht unerheblich. Außerdem erwärmt sich der Wasserstoff, wenn er nicht dauerhaft gekühlt wird. Dies führt zu einer Druckerhöhung innerhalb der Tanks. Hierdurch kann es zu so genannten „Boil-Off“-Verlusten kommen, das bedeutet das Ablasen des gasförmigen Wasserstoffs in die Umgebung.

Welche Arten von Wasserstoffverbrennungsmotoren gibt es?

Der Wasserstoffverbrennungsmotor ist ein Gasmotor, der anstatt mit flüssigem Kraftstoff (wie Benzin oder Diesel) mit gasförmigen Wasserstoff betrieben wird. Es gibt reine Wasserstoffverbrennungsmotoren, die mit reinem Wasserstoff angetrieben werden. Ebenso gibt es Bi-Fuel-Wasserstoffmotoren, die mit einem Kraftstoffgemisch aus Wasserstoff und anderen Gasen (wie Methan oder Erdgas) angetrieben werden.

Der Wasserstoffverbrennungsmotor gilt als Alternative zur Brennstoffzelle, da bestehende Verbrennungsmotoren mit verhältnismäßig geringem technischen Aufwand umgerüstet werden können. Studien zeigen jedoch, dass sich der Kostenvorteil mit dem Hochlauf der Brennstoffzelle deutlich verringern wird. Darüber hinaus kämpft der Wasserstoffverbrennungsmotor mit einem geringeren Wirkungsgrad, einem höheren Wartungsaufwand und dem Label, nicht 100 % CO2-neutral zu sein.

Wie funktioniert ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV)?

Das „Fuel Cell Electric Vehicle“ (FCEV) wird ebenso wie ein reines „Battery Electric Vehicle“ (BEV) ausschließlich durch einen Elektromotor angetrieben.

Anders als beim BEV wird die dazu notwendige elektrische Energie jedoch nicht über eine große Antriebsbatterie (sogenannte Traktionsbatterie) zur Verfügung gestellt. Stattdessen wird sie durch die Umwandlung chemischer Energie aus dem alternativen Energieträger Wasserstoff in elektrische Energie zur Verfügung gestellt – möglich macht dies die Brennstoffzelle.

Brennstoffzellen sind heutzutage noch nicht für so schnelle und dauerhafte Lastwechsel wie Verbrennungsmotoren ausgelegt. Deswegen wird zusätzlich eine (kleine) Antriebsbatterie verbaut, die bei geringem Lastabruf gespeist wird und bei hohem Lastabruf zusätzliche Energie liefert. Dadurch kann die Brennstoffzelle im Fahrbetrieb des FCEV auf relativ konstanter Last gefahren werden.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen-Kraftwerken?

Brennstoffzellen-Kraftwerke (BSZ-K) mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und auch Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerke (BSZ-BHKW) zeichnen sich durch einen sehr guten Gesamtwirkungsgrad aus. Je nach eingesetzter Brennstoffzellentechnologie liegt der elektrische Wirkungsgrad heutzutage bei 30-60 %. Der Gesamtwirkungsgrad kann über 95 % betragen, da Strom und Wärme direkt aus der elektrochemischen Reaktion ohne weitere Umwandlungsschritte entstehen.

Brennstoffzellenkraftwerke wurden bislang vor allem im Leistungsbereich von 10 kW bis 3 MW entwickelt. In den letzten Jahren geht die Entwicklung im unteren Leistungsbereich jedoch verstärkt in Richtung Mikro- und Nano-BSZ-BHKW mit 0,3-1,5 kW elektrischer und 0,6-2,0 kW thermischer Leistung für Ein- und Zweifamilienhäuser. Im oberen Leistungsbereich sind bereits jetzt Kraftwerke mit rund 80 MW realisiert, was durch modulare Bauweise in den nächsten Jahren noch gesteigert werden soll.

Was bedeutet “Power-to-X”?

Power-to-X (auch PtX oder P2X genannt) steht für die technologieoffene Nutzung von Stromüberschüssen variabler erneuerbarer Energien. Dabei können diese Überschüsse beispielsweise direkt in Batterien gespeichert (Power-to-Power), in Wärme umgewandelt (Power-to-Heat) oder zur Herstellung chemischer Energieträger (Power-to-Gas, Power-to-Liquid) eingesetzt werden.

Dient der überschüssige Strom zur Herstellung chemischer Energieträger, so wird oft weiter differenziert (z. B. Power-to-Hydrogen, Power-to-Syngas, Power-to-Ammonia, Power-to-Fuel).

Wieso spielt Ammoniak eine wichtige Rolle für die Wasserstoffwirtschaft?

Ammoniak (NH3) ist eine chemische Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff, welche unter Normalbedingungen gasförmig vorliegt. Seit der Entwicklung der Stickstoffdüngung durch Justus Liebig (um 1840) ist sie eine der wichtigsten Grundchemikalien. Doch erst der industrielle Einsatz des Haber-Bosch Verfahrens bei BASF in Ludwigshafen um 1913 erlaubte eine signifikante Steigerung der Jahresproduktion. Heute ist Ammoniak eine der meistproduzierten Chemikalien (146,5 Millionen Tonnen in 2021, davon 80 % für Dünger) und Basis für die Herstellung aller weiteren Stickstoffverbindungen.

In Hinblick auf die sich entwickelnde, nachhaltige Wasserstoffwirtschaft ist mit einer weiteren Steigerung der jährlichen Ammoniakproduktion zu rechnen. Der Grund: Für Transport und Lagerung bietet es sich besser an als reiner Wasserstoff.

Durch den recht hohen Siedepunkt von -33 °C ist es deutlich einfacher und kostengünstiger Ammoniak statt Wasserstoff (Siedepunkt -252 °C) zu verflüssigen. Auch der höhere volumetrische Brennwert von Ammonik im Vergleich zu Wasserstoff (3,2 kWh/l gegenüber 2,8 kWh/l) ist insbesondere für die Transportlogistik von hoher Relevanz.

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