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Gigantische Chancen
Mehr als 20 Staaten haben sich bislang eine nationale Wasserstoffstrategie gegeben. Ein Faktor ist dabei die Massenproduktion von grünem Wasserstoff. Mit eigenen Lösungen ist Freudenberg Sealing Technologies ein Wegbereiter.
Es gibt viele Wege, Wasserstoff herzustellen. Es gibt aber nur einen, der verspricht, die Industrie und die Atmosphäre zu dekarbonisieren: die grüne Wasserstoffproduktion. Sie nutzt aus erneuerbaren Energien gewonnene Elektrizität, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Letzterer eignet sich, um überschüssige Energie aus Windkraftanlagen und Solarparks zwischenzuspeichern. Grüner Wasserstoff ist zugleich ein gefragter Energieträger. Etwa für CO2-intensive, nicht leicht zu elektrifizierende Industrien, die dann auf fossile Brennstoffe verzichten könnten. Bislang fällt die Produktionsmenge von grünem Wasserstoff jedoch überaus bescheiden aus. Auf lediglich 250 bis 300 Megawatt beläuft sich die globale Kapazität aktuell. Nur 0,03 Prozent der Wasserstoffproduktion erfolgen bislang per Elektrolyse auf der Basis von erneuerbaren Energiequellen.
Grüner Wasserstoff im Aufwind
Doch die Herstellung von grünem Wasserstoff wird massiv an Tempo gewinnen. Davon ist Artur Mähne überzeugt. „Aktuell arbeiten zahlreiche Unternehmen an der Herstellung von Elektrolyseuren, dem Herzstück bei der Produktion von grünem Wasserstoff. Neben etablierten Firmen drängen viele neue in den Markt. Wir erleben da gerade einen Big Bang“, bewertet der Global Segment Manager Hydrogen Technologies bei Freudenberg Sealing Technologies die Lage. Ursächlich sind die Klimaschutzziele großer Industrienationen. Mit der Anzahl der Wettbewerber steigt auch die Größe der Anlagen. Während diese heute im Schnitt ein Megawatt bereitstellen, sind derzeit weltweit rund 80 Produktionsanlagen im Bau oder in Planung, die je 100 Megawatt oder mehr erzeugen sollen. Die grüne Wasserstoffproduktion ist bereit, in neue Dimensionen vorzustoßen.
Das unterstreicht die International Renewable Energy Agency (IRENA). Sie hält bis 2030 einen Anstieg der globalen Produktionskapazität für grünen Wasserstoff auf mehr als 250 Gigawatt für möglich. Um diese Größenordnung zu erreichen, müssen rasch weitere riesige Produktionskapazitäten entstehen. Ein Stellhebel: die forcierte Herstellung von Elektrolyseuren. Bislang werden diese überwiegend in Handarbeit gefertigt. „Der Herstellungsprozess muss industrialisiert werden. Nur so kann die Produktionskapazität bis in den Gigawattbereich vordringen, kostensenkende Skaleneffekte inklusive“, bekräftigt Mähne.
Standardisierte und automatisierte Produktion
Der Wasserstoffexperte geht davon aus, dass der Betrieb von Gigafactories weiteres Optimierungspotenzial zutage fördern wird. Effizientere Verfahren dürften höhere Temperaturen und höhere Drücke mit sich bringen. Bei den Elektrolyseuren wird es auf eine längere Lebensdauer ankommen. Eine Aufgabe, an der Freudenberg Sealing Technologies mitwirkt, denn in Elektrolyseuren sind Dichtungen funktionsrelevant. „Ein Elektrolyseur besteht aus einigen Stacks und diese wiederum aus zahlreichen Zellen. Unsere Produkte dichten die Zellen gegeneinander ab, sodass Wasserstoff und Sauerstoff strikt voneinander getrennt bleiben. Andernfalls würde die Anlage Schaden nehmen“, so Mähne.
Um die Elektrolyseure automatisiert und somit kostengünstig herzustellen, ist der zügige Einbau von bis zu einem Meter großen Dichtungen mitentscheidend. Bisher erfolgt dieser per Hand. Mähne und sein Team setzen auf integrierte anstelle von losen Dichtungen. Sie sind entweder direkt auf einem Rahmen oder einer Bipolarplatte aufgebracht beziehungsweise aufgespritzt. Beides beschleunigt den Zusammenbau der Elektrolyseure. Das Stapeln der Zellen kann standardisiert und somit schneller erfolgen. Fehlerquellen werden minimiert, mehr Systeme entstehen in kürzerer Zeit. Dabei ist jede Dichtungslösung auf die Anforderungen der Kunden zugeschnitten. „Wir beraten unsere Kunden, wie und wo die Dichtung am besten aufzubringen ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn wir bereits bei der Konzeption des Stacks an Bord sind, um gemeinsam mit den Herstellern das ideale Dichtungsdesign zu entwickeln“, betont Mähne. Im Idealfall dauert es von den ersten Gesprächen bis zur fertigen Seriendichtung zwischen zwölf und 18 Monaten, woraufhin die Lieferung hoher Stückzahlen erfolgen kann.
Schmerzpunkte nehmen
Die Expertise des Teams bei Freudenberg Sealing Technologies umfasst neben dem Engineering die Auswahl der richtigen Hochleistungselastomere für die Dichtungen. Das aggressive Umfeld bei der Elektrolyse ist für Dichtungen alles andere als ideal. Sie müssen chemisch beständig sein, mit hohen Temperaturen klarkommen und immense Druckverformungen aushalten. Mehr als 20 Jahre Erfahrung beim Bau von Komponenten für Brennstoffzellen helfen Mähne und seinem Team, die Hersteller von Elektrolyseuren fachkundig zu unterstützen. „Sie sind immer froh, wenn wir ihnen kritische Schmerzpunkte nehmen. Dank unserer integrierten Lösungen kommen sie schneller ans Ziel.“ Ein entscheidender Faktor beim Aufbau großer Produktionskapazitäten von grünem Wasserstoff. Dass die Anlagen dazu beitragen werden, den CO2-Ausstoß spürbar zu senken, ist für Artur Mähne eine ebenso faszinierende wie befriedigende Perspektive.
Dieser Beitrag stammt aus unserem Unternehmensmagazin „ESSENTIAL“, in dem wir kontinuierlich über Trends und Schwerpunktthemen aus unseren Zielindustrien und -märkten berichten. Weitere Beiträge des Magazins finden Sie hier.
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