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Das wäre prinzipiell nicht das Problem, entsprechende Kleinanlagen ob nun als „Powercube“ (H2 Powercell) oder EL4 (Enapter) sind am Markt verfügbar. Wird mehr Gas benötigt, bündelt die deutsch-italienische Enapter 250 Anionen-Austausch-(AEM)-Stackmodule mit je 2,5 kW, um auf bis zu 450 Kilo H2 am Tag zu kommen – ein beachtlicher Wert, wenn man die geringe Dichte des Gases bedenkt. Die Anlage kommt (für Power-to-X-Konzepte nicht unüblich) als Baukastensystem von Containeranlagen- inklusive einer kaltstartfähigen Stromversorgung, Wasseraufbereitung, Temperiertechnik und Wärmeabfuhr. Kein Wunder, dass auch Blomberger Expertise und Komponenten von der Steuerung bis zur Funktionalen Sicherheit im Container Platz gefunden haben.

Vernetzt und intelligent: Automatisierung für Power-to-X

Denn gerade Power-to-X-Anlagen funktionieren nicht ohne die passende Automatisierungstechnik. Genau da will sich Phoenix Contact mit seinen Automatisierungs- und Digitalisierungslösungen in Stellung bringen. Technologien wie die das MSR-Ökosystem PLCnext Technology sollen Open Process Automation (OPA) umsetzen und modulare Anlagenteile per Module Type Package (MTP) in Großanlagen integrieren helfen. So ist das Unternehmen seit vergangenem Jahr auch der European Clean Hydrogen Alliance beigetreten, einer europäischen Plattform für Wasserstoffprojekte.

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Aber mit der Wasserstofferzeugung ist es natürlich nicht getan: Die energetische Nutzung des Gases erfordert auch einen Wasserstoffmotor, Ofen oder eine Brennstoffzelle. Nicht, dass es die nicht gäbe: Firmen wie Proton Motors haben mit PEM-Brennstoffzellen viel vor. Das Unternehmen mit Sitz in Puchheim will mit einem zweiten Produktionsstandort in Fürstenfeldbruck die Stackfertigung vom Manufakturbetrieb zur industriellen Massenproduktion führen.

Damit hoffen die Bayern, könnten endlich die erhofften Skaleneffekte kommen, auf die die Branche so sehnlich wartet. Denn die Wasserstoffwirtschaft hat, auch wenn sie nicht gerne darüber redet, ein Kostenproblem: Wasserstoff an sich ist nicht billig – aber Elektrolysegas ist richtig teuer. Solange das so ist, wird es schwierig mit dem Wasserstoffdurchbruch auf breiter Front. Diese enormen Kosten kommen in erster Linie von der nötigen Energie – hier ist, allem stoisch zu schau getragenen Optimismus zum Trotz erst einmal wenig Besserung zu erwarten – aber natürlich auch durch die CAPEX-Ausgaben für Elektrolysestacks und Brennstoffzellen. Hier hofft der Sektor auf die vielzitierten Skaleneffekte – und dass, obwohl sich die Elektrolyse selbst kaum skalieren lässt.

Es kommt eben doch auf die Größe an

Natürlich bedeutet das nicht, dass keine großen Wasserstoff-Anlagen entstehen können. Aber anstelle die Elektrolysezellen immer weiter wachsen zu lassen, werden einfach mehrere davon zu sogenannten Stacks gebündelt und bei großen Projekten zusammengeschaltet. Numbering-Up statt Scale-Up, also. Die Skaleneffekte müssen also aus der Produktion kommen, und hier ist – genau wie bei der Brennstoffzelle – noch deutlich Luft nach oben. Aufgrund der kleinen Stückzahlen ist die Fertigung noch wenig automatisiert und serialisiert. Wer hier an die Situation der Solarbranche vor einem Jahrzehnt denkt, weiß, wie wichtig ein schneller Hochlauf de Produktion wäre.

Neben den Produktionskapazitäten sind nach Ansicht von Phoenix Contact Aspekte wie Design to Cost oder die Integration von Digitalisierungskonzepten wie dem Digital Twin entscheidend. Möglichkeiten wie die Simulation und digitale Prozessoptimierung können nach Ansicht der Blomberger weiterhelfen, Elektrolyseure und Power-to-X-Anlagen leistungsfähiger und deren Produkte damit kostengünstiger zu gestalten.

Die Systemfrage: Was jetzt zu tun ist

Noch aber streiten sich die H2-Macher über das Für- und Wider- verschiedener Technologien: Ob PEM, Alkalische oder Hochtemperatur-Elektrolyse die Nase vorne haben, ob Wasserstoff flüssig oder unter Druck gespeichert werden soll oder wie geeignete Armaturen und Pipelines aussehen sollen – kaum bei einem Aspekt der Wertschöpfungskette scheint Einigung zu herrschen. Wieviel Gas wird benötigt und wofür soll es eingesetzt werden? Wird Wasserstoff eine preiswerte Commodity oder ein Scholzscher Energie-Champagner? Alles offen.

Wenn die Pumpe mit dem Wasserstoff... Tag 2 der Förderprozessforen

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Nur das es Gas braucht, das scheint klar. Nicht nur, dass sich Energie so zuverlässig auch eine längere Zeit speichern lässt, auch wird Wasserstoff als Grundstoff für stoffliche Wertschöpfungsketten wie Stahl, Zement oder Chemie benötigt. Dazu kommt der Fakt, dass sich Wasserstoff als Intermediär für den Energieimport oder den Transport durch das Pipelinenetz in Deutschland eignen würde. Auch in Kavernenspeichern kann das Gas im großen Stil vorrätig gehalten werden.

Es muss nicht immer Wasserstoff sein: Power-to-X-Prozesse von Methanol bis Ammoniak

Dabei muss es gar nicht immer Wasserstoff sein: Genauso gut kann das Gas direkt vor Ort in Power-to-X-Prozessen etwa zu Ammoniak oder Methanol umgesetzt werden – damit entfällt die Notwendigkeit, das Gas selbst unter hohem Druck oder tiefkalt zu speichern. Wie das aussehen könnte, zeigt etwa ein Pilotprojekt der TH OWL: Das „Kraftwerk Land" getaufte Vorhaben am Innovationszentrum Dörentrup des Kreises Lippe setzt Grünstrom in Wasserstoff um, der entweder über eine Brennstoffzelle rückverstromt wird oder zu Methan und Methanol umgewandelt wird.

Grünes Ammoniak

Besser als Wasserstoff: Schlägt NH3 den Wunderstoff der Defossilierung?

Allerdings bräuchte Methanol, so nützlich es als Energieträger wäre, eine Kohlenstoffquelle. Solange es Kraftwerksabgase oder CO2 aus Industrieprozessen gibt, ist das kein großes Problem, knifflig wird es, wenn eines Tages keine Verbrennungsabgase mehr verfügbaren wären. Doch das Kraftwerk Land heißt nicht ganz ohne Grund so: Quasi in Umkehrung des alten Sponti-Spruchs „Power to the Bauer“ will die TH ganz gezielt Biogasanlagen oder Gärprozesse „anzapfen“ und als Quelle für biogenes (also nicht fossiles und damit in der Klimabilanz neutrales) CO2 nutzen.

Bahn frei für Wasserstoff? Wenn es so weit wäre

Also, grünes Licht für grünes Gas? Ganz so einfach ist es nicht: Bei Power-to-X-Prozessen handele es sich häufig um „Technologie, für die es noch keine Genehmigungsprozesse gibt“. Diese „Prozesse“ reichen von bürokratischen Ungetümen wie der Mieterstrom-Regelung über die Frage, ob ein Elektrolyseur nun eine Maschine oder doch eine (prozesstechnische) Anlage bis zur Betriebserlaubnis nach der Betriebssicherheitsverordnung. Uff. Da wirkt es fast schon passend, dass Wasserstoff derzeit nicht mit Brennstoffzellen-LKWs ausgefahren werden darf – denen fehlt nämlich die nötige Gefahrgutzulassung.

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Warum die Grüne Wasserstoff-Zukunft ohne Digitalisierung nicht funktioniert

Übrigens: Auch beim Thema Sicherheit muss natürlich von der Funktionalen Sicherheit über die Cyber Security bis zum Ex-Schutz genau hingeschaut werden. Beim Thema Power-to-X ist es eben nicht einfach damit getan, einen Elektrolyseur zu kaufen. Soll nicht nur die Energiewende, sondern die Transformation zu einer postfossilen Gesellschaft gelingen, wird es ohne Vernetzung und Integration schwierig. Davon sind zumindest die Elektronik-Experten bei Phoenix Contact überzeugt – zumindest nicht, wenn das Gesamtsystem zugleich möglichst effizient mit der vorhandenen, dezentral erzeugten Energie umgehen soll.

Bei Phoenix jedenfalls sieht man sich gerüstet: Das Unternehmen, dessen Geschichte vor genau 100 Jahren mit Fahrdrahtklemmen in Essen begann, will im 21 Jahrhundert zum Enabler der Transformation werden. „Von der elektrischen Straßenbahn zur E-Mobilität“, wie Phoenix-Contact-COO Torsten Janwlecke erklärt. „Die Methoden sind noch nicht im Detail klar, aber wir sind auf dem Weg.“ Denn auch in einer elektrischen Gesellschaft wird es weiterhin Moleküle gehen – als Rohstoffe, Intermediäre oder auch als stoffliche Energiespeicher. Bei Phoenix Contact spielt man jedenfalls mit dem Gedanken, die System-Integration-Days auch 2024 wieder im Zeichen von Power-to-X segeln zu lassen und – ganz wichtig – einem breiteren Publikum zu öffnen.

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