Die Kosten für Wasserstoffelektrolyseure könnten sich in den kommenden zehn Jahren halbieren. Zu diesem Ergebnis kommt eine Analyse des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) im Auftrag der Clean Air Task Force, einer Nichtregierungsorganisation. Elektrolyseure wandeln elektrische Energie, die etwa in einer Windkraftanlage erzeugt wird, in chemische um. Dabei entsteht Wasserstoff als Energieträger. 

Die Wissenschaftler des ISE haben bei ihrer Untersuchung zwei Leistungsgrößen von Anlagen, 5 und 100 Megawatt (MW), in den Blick genommen. Ihre Analyse bezieht sowohl die alkalische als auch die so genannten PEM (Proton Exchange Membrane)-Elektrolyseure mit ein. Die Ergebnisse zeigen, dass der Stack (Zellstapel) die teuerste Komponente bei Elektrolyseuren bleibt. Hier haben alkalische Anwendungen einen Kostenvorteil gegenüber der PEM-Technologie, der laut Fraunhofer auch in Zukunft bestehen bleiben wird.

PEM-Stacks unterschiedlicher Größen
Aus Wasser und Strom entsteht im Elektrolyseur emissionsfrei Wasserstoff. Für einen wirtschaftlichen Einsatz der
Technologie sind insbesondere hohe Wirkungsgrade des Elektrolyseurs wichtig - und niedrige Kosten. Foto: ISE
PEM-Stacks unterschiedlicher Größen
Aus Wasser und Strom entsteht im Elektrolyseur emissionsfrei Wasserstoff. Für einen wirtschaftlichen Einsatz der
Technologie sind insbesondere hohe Wirkungsgrade des Elektrolyseurs wichtig – und niedrige Kosten. Foto: ISE

Für beide Varianten erwarten die Wissenschaftler eine Halbierung der spezifischen Stack-Kosten: Bei alkalischen Elektrolyseuren von 200 Euro/kWDC auf weniger als 90 Euro/kWDC, bei der PEM-Elektrolyse könnte es von 380 Euro/kWDC auf 220 Euro/kWDC runter gehen. Allerdings gleichen sich die Kosten beider Technologien nahezu an, wenn der Aufwand für die nachgeschaltete Verdichtung mit einbezogen wird, so ein Ergebnis.

Nicht nur die Stack-Kosten sind relevant

Insgesamt ist im Jahr 2030 daher mit Systemkosten von rund 400 bis 500 Euro/kW zu rechnen, kleinere Anlagen werden deutlich teurer bleiben. Die Wissenschaftler verweisen darauf, dass die Kosten für die Stacks nicht allein für die Systemkosten bestimmend sind. Hier zählen weitere Komponenten wie Gas- und Wasseraufbereitung, Kühlsysteme und Leistungselektronik. Letztere sei die zweitteuerste Komponente und stehe in der gleichen Größenordnung zu den Systemkosten wie die Stacks, so die Autoren.

In Kooperation mit dem Branchendienst energate.

„Dies ist ein wichtiges Ergebnis, insbesondere für weitere Kostensenkungsstrategien bei Elektrolysesystemen, und muss bei zukünftigen Entwicklungen stärker berücksichtigt werden“, erklärt Coautor Marius Holst.

Die Analyse basiert auf einem Bottom-up-Ansatz. Dabei werden zunächst typische Anlagen-Layouts bestimmt und dann weitere Parameter simuliert. Eingeflossen sind dabei die Kosten einzelner Komponenten, etwa über Preisangebote von Lieferanten. Auch Dienstleistungen, etwa für das Engineering flossen mit ein.

Technologiesprünge werden erwartet

Die Wissenschaftler haben dabei auch erwartete Technologiesprünge (im Jahr 2030) für beide Varianten berücksichtigt. „Der Mehrwert solcher Kostenmodelle hängt in erster Linie von der Qualität der Preis- und Kosteninformationen der Hersteller und Zulieferer ab“, erklärt Mitautor Holst. Das Fraunhofer ISE kann dabei laut seinen Angaben auf eine langjährige Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern aus der Industrie zurückgreifen. „Das ist der entscheidende Vorteil unserer Kostenmodelle“, so Holst.

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