Technologie

Elektrolyseure – Analyse – IEA

Die Investitionskosten von Elektrolyseuren lassen sich nur schwer zwischen Systemen vergleichen, da oft Informationen über wichtige Systemparameter wie Temperatur, Spannung, Stromdichte und Druck fehlen. Inflationsbereinigt waren die Kostensenkungen für die alkalische Technologie in den letzten Jahrzehnten jedoch im Allgemeinen moderat, während die PEM-Technologie erhebliche Kostensenkungen gezeigt hat und sich jetzt den Kosten alkalischer Systeme annähert. Diese Kosteneinsparungen wurden hauptsächlich durch Forschung und Entwicklung erzielt, da es keine nennenswerte Marktdurchdringung gab. Die CAPEX-Anforderungen liegen derzeit im Bereich von 500 bis 1.400 USD/kWe für alkalische Elektrolyseure und 1 100-1 800 USD/kWe für PEM-Elektrolyseure, während die Schätzungen für Festoxidelektrolyseure (SOEC) Elektrolyseure zwischen 2.800 und 5.600 USD/kW liegene.

Traditionell wurden Elektrolyseure mit kleinem Volumen für Nischenmärkte gebaut, aber der erwartete Anstieg des Produktionsvolumens und das damit verbundene Wachstum der Einheitsgröße dürften die Investitionskosten für alle Elektrolyseurtechnologien senken. Auch die Optimierung der Lieferketten für Elektrolyseure dürfte eine wichtige Quelle für Kosteneinsparungen sein.

Die Verfolgung der Entwicklung der Elektrolyseureffizienz ist ebenso komplex, da die Effizienz stark vom Systemdesign und den Optimierungszielen abhängt. Bereits vor Jahrzehnten eingesetzte alkalische Systeme in der Chloralkali- und Düngemittelindustrie wurden auf hohe Effizienz im Dauereinsatz optimiert. Effizienzverbesserungen konzentrierten sich jedoch weiterhin darauf, die Kosten von Systemen mit hohen Stromdichten zu senken, einen höheren Wirkungsgrad über die Lastkurve zu erreichen und die Spannungsverschlechterung im Laufe der Zeit zu minimieren. In den letzten Jahren haben neue Elektrolyseurdesigns sehr hohe Wirkungsgrade gemeldet, wie zum Beispiel: Die Kapillartechnologie von Hysata (80 % Wirkungsgrad bezogen auf niedrigen Heizwert) und Die Hochtemperatur-Elektrolyseure von Sunfire (84 % Wirkungsgrad bezogen auf niedrigen Heizwert). Der elektrische Wirkungsgrad der Elektrolyse kann weiter verbessert werden, indem ein Teil des Energieeintrags in Form von Wärme aus externen Quellen bereitgestellt wird. Dies ist insbesondere bei SOEC-Elektrolyseuren der Fall, die Wasser in Form von Dampf bei hoher Temperatur verwenden.

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Verena Holland

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