Presse - Siemens Schweiz

Siemens Schweiz AG
Presse
Energy Managemenet
Juli 2015
Elektrolyse im Energiepark Mainz: Wasserstoff im
grossen Stil
Siemens hat mit Partnern die weltweit grösste Elektrolyseanlage für Wasserstoff offiziell in
Betrieb genommen. Die im Energiepark Mainz installierte hochdynamische PEMDruckelektrolyse hat bis zu sechs Megawatt Stromaufnahme, wobei die Anlage in Sekunden
betriebsbereit ist und sich damit ideal für den Einsatz mit erneuerbaren Energien eignet.
Gleichzeitig feiert das Siemens-Elektrolysesystem am Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen
Schweizer Premiere.
PEM steht für Polymerelektrolytmembran – ein Verfahren, bei dem aus Wasser und Strom
Wasserstoff erzeugt wird. Partner in dem auf zwei Jahre angesetzten Forschungsvorhaben sind
neben Siemens die Hochschule RheinMain, Linde und die Stadtwerke Mainz. Die Anlage in MainzHechtsheim hat damit eine für Engpässe im Stromnetz und kleinere Windparks relevante
Leistungsgrösse. Sie produziert Wasserstoff mithilfe von umweltfreundlich erzeugtem Strom, unter
anderem aus benachbarten Windkraftanlagen. Der dabei aus erneuerbarer Energie erzeugte
Wasserstoff wird als Energiespeichermedium dem Gasnetz zugemischt, für industrielle Prozesse
und für Brennstoffzellenfahrzeuge genutzt.
Flexible Wasserstofffabrik
Siemens lieferte das Herzstück der Anlage, nämlich alle Elektrolysesysteme inklusive einer
Simatic-Steuerung für die Regelung. Zusätzlich Mittelspannungsstationen mit GEAFOL-Trafos für
die Niederspannungs-Hochstromversorgung der Sinamics PCM Gleichrichter und eine gasisolierte
Mittelspannungsschaltanlage (20kV). Auf Simatic basiert auch das übergeordnete Leitsystem des
Energieparks, das von Linde betrieben wird. Der Gasspezialist ist zudem für die Reinigung,
Verdichtung, Speicherung und Abfüllung des Wasserstoffs verantwortlich. Die wissenschaftliche
Begleitung hat die Hochschule RheinMain übernommen. Untersucht wird das Zusammenspiel aller
Komponenten, etwa zwischen Elektrolyse und Verdichter, der Kopplung mit dem Gasnetz und dem
Stromnetz.
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In dem Elektrolyseur trennt eine protonenleitende Membran (PEM) die beiden Elektroden, an
denen Sauerstoff und Wasserstoff entstehen – im Gegensatz zur konventionellen alkalischen
Elektrolyse-Technik. Der PEM-Elektrolyseur reagiert hoch dynamisch innerhalb von Millisekunden
und kann problemlos einige Zeit das eineinhalbfache seiner Nennleistung verkraften – so kann er
selbst bei einem steilen Anstieg der Stromproduktion den Überschuss problemlos verarbeiten.
Dreamteam aus Gas
Hier zeigt sich ein grosser Vorteil von Wasserstoff: seine Vielseitigkeit. Er lässt sich wieder in
Strom verwandeln, kann Autos antreiben oder „methanisiert“ werden – dabei reagiert Wasserstoff
(H2) mit CO2 zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas. So liesse sich die Energie des
„grünen“ Wasserstoffs auch in der vorhandenen Infrastruktur der Gasversorger speichern und zum
Heizen oder für den Antrieb von Gasfahrzeugen nutzen.
Wasserstoff ist aber nicht nur ein perfekter Energieträger, sondern auch ein wichtiger Rohstoff der
chemischen Industrie – der heute fast ausschliesslich aus Erdgas gewonnen wird. Zum einen
muss es daher Ziel sein, Wasserstoff über erneuerbaren Strom künftig zu ähnlichen Kosten
produzieren zu können wie aus Erdgas, und zum anderen könnte Wasserstoff mit dem
Treibhausgas Kohlendioxid ein wahres Dreamteam bilden. Die Grundidee: Kohlenmonoxid (CO) ist
ein wichtiges Zwischenprodukt der Chemieindustrie, das bisher aus fossilen Energieträgern
gewonnen wird. Stattdessen liesse es sich aber auch aus CO2 und H2 erzeugen, wobei als
Abfallprodukt Wasser entsteht. Diese Reaktion findet dank spezieller Katalysatoren statt, die Bayer
zusammen mit Partnern aus der Wissenschaft entwickelt. Mithilfe eines anderen Katalysators lässt
sich auch Ameisensäure herstellen, die ebenfalls eine wichtige Grundsubstanz für die organische
Chemie ist.
Erstes Elektrolysesystem für die Schweiz
Im Juli 2015 konnte Siemens ein Elektrolysesystem für das Paul Scherrer Institut (PSI) liefern. Auf
der vom Bund geförderten Energy System Integration (ESI) Plattform werden verschiedene
Technologien wie die Biomasse-Umwandlung, die Methanisierung, die Elektrolyse und
Brennstoffzellen in einem System kombiniert und im Verbund betrieben. Ab Winter 2015/16 wird
die Plattform in verschiedenen Modi getestet. Beispielsweise kann (je nach Lastzustand) bei der
Methanisierung der H2 aus dem Elektrolyseur zugemischt werden. Umgekehrt kann aber auch der
Elektrolyseur als primäre Komponente nach dem Strompreis gefahren werden und die
Methanisierung muss sich der Menge des produzierten H2 anpassen. In allen Modi wird die
Dynamik getestet, der Teillastbetrieb sowie die Lebenserwartung der elektrochemischen
Komponenten. Vom Elektrolyseur wird eine Betriebsdauer von 80 000 h erwartet.
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Weitere Informationen finden Sie unter
www.industry.siemens.com/topics/global/de/pem-elektrolyseur
Die Presse-Informationen sind abrufbar unter www.siemens.ch/presse
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