Fahroni (YAYMicro)
Die Produktion von grünem Wasserstoff soll effizienter werden – ein Ziel, das Forschende und Industriepartner in Arnstadt jetzt gemeinsam angehen. Am 27. Mai wurde dort die erste Pilotfertigungsanlage für sogenannte SOEC-Stacks in Betrieb genommen. Das Kürzel SOEC steht für „Solid Oxide Electrolysis Cell“, eine Hochtemperatur-Elektrolyse-Technologie mit hohem Wirkungsgrad.
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Schritt in Richtung Serienfertigung
Mit der neuen Anlage wollen das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und das Unternehmen thyssenkrupp nucera einen wichtigen Schritt in Richtung Serienfertigung dieser Technik machen.
Die Eröffnung der Anlage fand unter breiter Beteiligung von Politik, Wissenschaft und Wirtschaft statt. Auch Thüringens Ministerpräsident Prof. Dr. Mario Voigt war anwesend. Er bezeichnete das Projekt als „bedeutenden Impuls für die Region“ – und als Beleg für das Potenzial der Wasserstofftechnologie in Deutschland.
Strategische Partnerschaft nimmt Fahrt auf
Die Zusammenarbeit von Fraunhofer IKTS und thyssenkrupp nucera wurde bereits im März 2024 vertraglich besiegelt. Ziel ist es, die Hochtemperatur-Elektrolyse zur Marktreife zu bringen. Nun beginnt die Umsetzung: In der neuen Pilotfertigung werden die SOEC-Stacks in kleinen Stückzahlen hergestellt. Die geplante Produktionskapazität liegt bei 8 MW pro Jahr.
Diese Stacks sind das zentrale Bauteil der späteren Elektrolyseure, die in industriellen Anwendungen zur Herstellung von grünem Wasserstoff eingesetzt werden sollen.
Was macht die SOEC-Technologie besonders?
Die Hochtemperatur-Elektrolyse unterscheidet sich deutlich von anderen Verfahren. Sie nutzt Wasserdampf statt flüssigem Wasser und arbeitet bei Temperaturen um 850 °C. Der Vorteil: Der Stromverbrauch sinkt. Denn ein Teil der Energie für die Spaltung von Wassermolekülen wird in Form von Wärme zugeführt – ideal für Branchen, in denen ohnehin viel Abwärme anfällt, etwa in der Stahl- oder Chemieindustrie.
Nach Einschätzung von Fachleuten kann die SOEC-Technologie den Strombedarf gegenüber anderen Elektrolyseverfahren um 20 % bis 30 % senken. Damit wird sie besonders interessant für Unternehmen, die an einer möglichst energieeffizienten Dekarbonisierung arbeiten.
Weniger Bauteile, hohe Stabilität
Die Technik basiert auf einem keramischen Elektrolyt, der Sauerstoff leitet, sowie zwei Elektroden. Diese Bauelemente werden zusammen mit sogenannten CF-Interkonnektoren aus Chrom und Eisen zu einem Stack geschichtet. Die Struktur ist kompakt, benötigt wenig Bauteile und ist robust gegenüber Temperaturschwankungen. Gleichzeitig lässt sich die Konstruktion gut für automatisierte Fertigungsprozesse anpassen.
„Die hervorragenden Eigenschaften der SOEC-Technologie haben uns dazu veranlasst, gemeinsam mit unserem strategischen Partner Fraunhofer IKTS die Hochtemperatur-Elektrolyse zur Marktreife zu entwickeln“, erklärt Dr. Werner Ponikwar, CEO von thyssenkrupp nucera. „Wir sind von den Vorteilen dieser Elektrolysetechnologie für die Produktion von grünem Wasserstoff überzeugt.“
CO₂ als Rohstoff: Perspektiven für die Chemieindustrie
Ein zusätzlicher Vorteil der Technologie: Sie erlaubt die direkte Umwandlung von CO₂ und Wasser in Synthesegas – ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Dieses lässt sich als Basis für synthetische Kraftstoffe oder chemische Vorprodukte nutzen. So wird aus CO₂, das bisher als Abfallprodukt galt, ein Rohstoff für neue Produkte.
Prof. Alexander Michaelis, Leiter des Fraunhofer IKTS, beschreibt es so: „Durch die Integration der SOEC-Technologie in industrielle Abwärmequellen oder der direkten Erzeugung von Synthesegas aus Wasser und CO₂ können Unternehmen die Effizienz der Produktion von grünem Wasserstoff maximieren und ihre Dekarbonisierungsstrategie effektiv umsetzen.“
Pilotproduktion liefert wichtige Erkenntnisse
Mit dem Betrieb der Anlage in Arnstadt sammeln die Beteiligten wichtige Daten für den späteren Ausbau. Ziel ist es, auf Basis dieser Erfahrungen eine hoch automatisierte Großfertigung aufzubauen. Diese soll SOEC-Stacks in größerer Zahl zu wettbewerbsfähigen Kosten produzieren.
Vor allem energieintensive Branchen sollen von der höheren Effizienz profitieren. Gleichzeitig soll die Verfügbarkeit einer Serienfertigung die Einstiegshürden für Unternehmen senken, die in die Wasserstoffwirtschaft einsteigen wollen.
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