Kleinelektrolyseure
Dezentrale Wasserstoffproduktion vor Ort – kompakte Elektrolyseure für flexible Anwendungen und die Integration erneuerbarer Energien.
Stand:
Technologie-Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
Kleinelektrolyseure sind Anlagen, die elektrischen Strom nutzen, um aus Wasser Wasserstoff und Sauerstoff zu generieren. Aufgrund ihrer Größe können die Systeme mobil oder auch zur dezentralen Wasserstoffgewinnung eingesetzt werden. Der Wasserstoff kann dann wiederum für Mobilität oder Gasturbinen genutzt werden. Im Idealfall werden Spitzen aus erneuerbaren Energien für die Wasserstoffgewinnung verwendet, man spricht hier von Power-to-Gas. Die Kleinelektrolyseure haben eine Leistung bis maximal 1 MWh. Es gibt verschiedene technologische Ausführungen, wie alkalische Elektrolyse, PEM-Elektrolyser und AEM-Elektrolyse. Im Einsatz sind die PEM- und die alkalische Elektrolyse. Die AEM ist noch in der Entwicklungsphase.
PEM-Elektrolyseur (HTEC, Prof. Dr. Johannes Paulus)
SWOT-Analyse
Welche aktuellen Stärken und Schwächen hat die Technologie? Welche externen Entwicklungen (Chancen, Risiken) beeinflussen die Technologie? Gibt es Normen und Vorgaben?
Stärken
- Dezentrale Versorgung mit Wasserstoff direkt in Verbrauchernähe
- Kombinierbarkeit mit erneuerbaren Energien möglich
- Flexible Einsatzmöglichkeiten, anpassbar an Lastprofile
- Unabhängigkeit von Wasserstoffinfrastruktur
Schwächen
- Investitionskosten sind höher als bei Großanlagen
- Herstellbare Wasserstoffmenge ist begrenzt
- Wirtschaftlichkeit hängt stark von den Strompreisen ab und sinkt mit häufigen Teillastbetrieb
Chancen
- Modularer Aufbau erlaubt bedarfsentsprechende Erweiterungen auch nachträglich
- Dezentrale Herstellung von Wasserstoff bringt Unabhängigkeit von Wasserstoffinfrastruktur
- Integration in Sektorkopplungslösungen von Strom- und Wärmenetz
- Technologische Weiterentwicklung wird auch die Wirtschaftlichkeit verbessern
Risiken
- Konkurrenz durch Großelektrolyseure, die eine bessere Wirtschaftlichkeit haben
- Strompreise beeinflussen auch die Betriebskosten
- Überschuss an erneuerbaren Energien ist nicht kontinuierlich verfügbar, sodass die Nachhaltigkeit nicht voll ausgeschöpft werden kann
Erfolgsbeispiele
- In Baden-Württemberg umgesetzt: Im Hochschwarzwald zeigt ein regionales Projekt, wie mit kleinen Elektrolyseuren vor Ort grüner Wasserstoff aus erneuerbarem Strom erzeugt werden kann – ein wichtiger Schritt für dezentrale Energieversorgung und klimafreundliche Mobilität.
Zum Erfolgsbeispiel - In Baden-Württemberg umgesetzt: Im Projekt „BW-Elektrolyse“ wurde ein Systemdemonstrator für Elektrolyse entwickelt, der die regionale Wasserstoffproduktion voranbringt. Innovative Stack-Designs und integrierte Sensorik erhöhen Effizienz und Betriebssicherheit kleiner Elektrolyseanlagen.
Zum Erfolgsbeispiel - Das Beispiel zeigt die Kombination von Elektrolyse mit weiteren Verfahren, in diesem Fall einer PV-Anlage und einem Blockheizkrafter. Mit Hilfe des PV-Stroms wird in dem Elektrolyseur Wasserstoff erzeugt, der dann wiederum mit dem Kohlenstoffdioxid, welches als Abfallprodukt aus dem Blockheizkraftwerk kommt, reagiert und Methan erzeugt. Dieses kann dann selbst als synthetisches Erdgas verwendet werden. Auf diese Weise können die Emissionen auf ein Minimum reduziert werden.
Zum Erfolgsbeispiel
