Wasserstoff-Elektrolyse und Laststeuerung Angebot und Nachfrage: So soll in Japan die Wasserstoff-Elektrolyse flexibel werden

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Die Elektrolyse heißt es, sei besonders gut laststeuerbar und könne daher flexibel auf fluktuierende Energieströme reagieren. Doch ganz so einfach ist es nicht: Um die flexible Wasserstofferzeugung zu erproben, geht in Japan ein Pilotprojekt an den Start.

Das Problem ist bekannt: Die Stromerzeugung mittels Windkraft oder Photovoltaik schwankt mit Wind und Sonneneinstrahlung erheblich. Schätzungen kommen für deutsche Windparks auf Auslastungen um die 20 bis 30 Prozent bei sehr günstig gelegenen Standorten. Die Laststeuerung, also das Herauf- und Herunterfahren von Produktionsprozessen je nach Energieangebot, ist daher von besonderem Interesse, geht es um „grüne“ Produktionsprozesse der Zukunft.

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Leider tun sich viele etablierte Verfahren damit schwer: Öfen, Brenner oder Reaktoren können nicht einfach gedrosselt werden, ohne dass die Produktion zusammenbricht oder unerwünschte Nebenprodukte entstehen. Anders die Elektrochemie: Hier lassen sich Anlagen vergleichsweise leicht an- oder abstellen oder mit mehr oder weniger Energie versorgen – auch, wenn natürlich eine gewisse Auslastung für einen wirtschaftlichen Betrieb nicht unterschritten werden darf.

Um die flexible Wasserstoffproduktion mit fluktuierender Energieversorgung zu erproben, baut Asahi Kasei in Japan eine modulare alkalische Wasserelektrolyse. Die Anlage besteht aus mehreren Aqualizer-Elektrolyseur-Modulen und soll Testläufe im Hinblick auf die Reaktionsfähigkeit auf Stromschwankungen und die langfristige Haltbarkeit durchführen. Dabei können bis zu vier 0,8-MW-Elektrolyseure genutzt werden, wobei je nach Modulzahl das das Verhalten der Anlage unter verschiedenen Bedingungen nachgebildet werden kann – Etwa, wenn ein Modul während des Betriebs ausfällt oder nachts mit geringer Leistung arbeitet.

Grüner Wasserstoff und schwankende Energieträger

Dies erleichtert die Überprüfung und Verbesserung der Gerätekonstruktion, der Betriebsmethoden und der Steuerungstechnik, erklären die Projektentwickler. Bau und Betrieb der Anlage werden durch den "Green Innovation Fund" und die japanische New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) unterstützt.

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Für Asahi Kasei, ein Unternehmen, das zu den führenden Player im Bereich der Chlor-Alkali-Elektrolyse gehört, ist Wasserstoff eines der zentralen Wachstumsfelder des neuen Managementplans. Dabei können die Japaner auf über vier Jahrzehnte Erfahrung mit Elektrolyseprozessen aus der Chlorchemie zurückgreifen.

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Seit 2020 werden zudem im Rahmen eines von der NEDO geleiteten Projekts ein alkalisches Wasserelektrolysesystem im 10-MW-Maßstab auf dem Fukushima Hydrogen Energy Research Field erprobt, eines der größten seiner Art in der Welt. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen bis 2025 in einem kommerziellen alkalischen Elektrolysesystem mit 10-MW-Modulen münden.

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