MegaLyseurPlus: Entwicklung und Design von modularen, innovativen und kosteneffizienten PEM-Elektrolyse-Komponenten und Aufbau einer nachgeordneten Kompressionsanlage

• Ziel ist die Optimierung des Gesamtsystems Elektrolyseanlage
• Schaffung von Voraussetzungen für die Entwicklung und den Betrieb von künftigen Großelektrolysesystemen
• Teillastfähigkeit und Dynamik von Membran und Leistungselektronik
• Schnittstellengestaltung zur Infrastruktureinbindung

Die besondere Herausforderung im Elektrolysebetrieb ist das Spannungsfeld zwischen stark fluktuierendem Energieinput (z.B. bei einer direkten Kopplung mit einem Windpark) und kontinuierlichem Wasserstoffbedarf einer Vielzahl von Industrieprozessen oder der Einbindung eines solchen Großelektrolysesystems in eine Speicherinfrastruktur zur grundlastfähigen Energiespeicherung und systemdienlichen Energiebereitstellung.

Besonders wichtig sind dabei die Teillastfähigkeit und Dynamik der Elektrolyseanlage und damit auch der wesentlichen Komponenten (wie Membran und Leistungselektronik) sowie die Schnittstellengestaltung zur Infrastruktureinbindung (wie z.B. Kompression oder Entspannung des entstandenen Wasserstoffs für spezielle Anwendungen). Der nominale Gesamtwirkungsgrad sowie die spezifischen Kosten müssen dabei jedoch im Blick gehalten werden.

Verbesserte Teilkomponenten und Systemlösungen sind dringend erforderlich, um die Sektorenkopplung erfolgreich zu vollziehen, erneuerbare Energien stabil in das nationale Energiesystem zu integrieren und die Dekarbonisierung der Industrie voranzubringen. Daher werden im Verbundverhaben folgende Teilkomponenten des Elektrolysesystems optimiert: die CCM (catalyst coated membrane), die Leistungselektronik und die nachgeordnete Kompressionsanlage. Weiterhin wird eine übergeordnete sicherheitstechnische Anlagensteuerung entworfen.

Forschungsthemen Fraunhofer IWES:

• Untersuchungen an Membran-Elektroden-Einheiten (Mikrostruktur in Kooperation mit dem Fraunhofer IMWS)
• Einbindung des Kompressors in das Hydrogen Lab Leuna inkl. Testbetrieb
• Einbindung in Fraunhofer Elektrolyse-Plattform ELP

Siehe auch: HYPOS East Germany: MegaLyseurPlus (hypos-eastgermany.de)