5 Fragen zu Elektrolyseur

Um diese Frage zu beantworten, ist es wichtig, den Gesamtwirkungsgrad der Umwandlungskette zu betrachten: 1. **Elektrolyseur**: Strom wird genutzt, um Wasserstoff herzustellen. 2. **Methanolsynthese**: Wasserstoff und CO₂ werden zu Methanol umgesetzt. 3. **Rückverstromung**: Methanol wird wieder in Strom umgewandelt (z.B. in einer Brennstoffzelle oder einem Motor). Du fragst, wie viel elektrische Energie (kWh) du investieren musst, um am Ende aus Methanol wieder 1 kWh Strom zu gewinnen. ### Schritt 1: Elektrolyse (Strom → Wasserstoff) - Wirkungsgrad: ca. **65–75 %** (moderne PEM-Elektrolyseure) ### Schritt 2: Methanolsynthese (Wasserstoff + CO₂ → Methanol) - Wirkungsgrad: ca. **70–80 %** ### Schritt 3: Rückverstromung (Methanol → Strom) - Wirkungsgrad: - Brennstoffzelle: ca. **40–50 %** - Verbrennungsmotor: ca. **30–40 %** #### Beispielrechnung (optimistisch): 1. **Rückverstromung (Brennstoffzelle, 50 %):** Um 1 kWh Strom zu erhalten, brauchst du 2 kWh Methanol (1 kWh / 0,5). 2. **Methanolsynthese (80 %):** Um 2 kWh Methanol zu erzeugen, brauchst du 2,5 kWh Wasserstoff (2 kWh / 0,8). 3. **Elektrolyse (75 %):** Um 2,5 kWh Wasserstoff zu erzeugen, brauchst du 3,33 kWh Strom (2,5 kWh / 0,75). **Gesamtergebnis:** Du musst etwa **3,3–5 kWh** elektrische Energie investieren, um am Ende aus Methanol wieder **1 kWh Strom** zu gewinnen (je nach Wirkungsgrad der einzelnen Schritte). **Fazit:** Die Umwandlungskette ist mit erheblichen Verlusten verbunden. Der Gesamtwirkungsgrad liegt typischerweise bei **20–30 %**. Das bedeutet, du musst **3–5 kWh** Strom investieren, um über den Umweg Methanol am Ende wieder **1 kWh** Strom zu erhalten. **Quellen:** - [Fraunhofer ISE: Power-to-Liquid](https://www.ise.fraunhofer.de/de/forschungsprojekte/power-to-liquid.html) - [Agora Energiewende: Die zukünftigen Kosten strombasierter synthetischer Brennstoffe](https://www.agora-energiewende.de/veroeffentlichungen/die-zukuenftigen-kosten-strombasierter-synthetischer-brennstoffe/)

Ein Elektrolyseur ist ein Gerät, das elektrische Energie nutzt, um chemische Reaktionen zu fördern, insbesondere die Elektrolyse von Wasser. Dabei wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Prozess erfolgt in einer Elektrolysezelle, in der zwei Elektroden (Anode und Kathode) in eine Elektrolytlösung eingetaucht sind. Wenn Strom durch die Lösung fließt, werden an der Anode Sauerstoff und an der Kathode Wasserstoffgas erzeugt. Elektrolyseure werden häufig in der Wasserstoffproduktion, der Energiespeicherung und in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt.

In Deutschland gibt es mehrere bedeutende Elektrolyseurprojekte, die im Rahmen der Energiew und zur Förderung von Wasserstofftechn entwickelt werden. Einige der bekanntesten Projekte: 1. **Westküste 100**: Dieses Projekt in Schleswig-Holstein zielt darauf ab, grünen Wasserstoff aus Windenergie zu erzeugen und in das bestehende Gasnetz einzuspeisen. 2. **H2Giga**: Ein Forschungsprojekt, das sich mit der Entwicklung von Elektrolyseuren und der Skalierung der Wasserstoffproduktion beschäftigt. 3. **Reallabor für Wasserstoff**: Verschiedene Reallabore in Deutschland testen innovative Wasserstofftechnologien, darunter auch Elektrolyseure, um deren Einsatz in der Praxis zu erproben. 4. **HyLand**: Ein Förderprogramm, das verschiedene Wasserstoffprojekte in Deutschland unterstützt, darunter auch Elektrolyseurprojekte in verschiedenen Regionen. 5. **Energiepark Mainz**: Hier wird ein Elektrolyseur zur Erzeugung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien betrieben. Diese Projekte sind Teil der nationalen Strategie zur Wasserstoffproduktion und -nutzung, um die Klimaziele zu erreichen und die Energiewende voranzutreiben.

Es gibt mehrere Unternehmen, die Elektrolyseure mit einer Leistung von 100 kW anbieten. Zu den bekannten Herstellern gehören: 1. **Siemens** - Bietet Lösungen für die Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse. 2. **Nel Hydrogen** - Spezialisiert auf Wasserstofftechnologien und bietet verschiedene Elektrolyseursysteme an. 3. **ITM Power** - Entwickelt Elektrolyseure für die Wasserstoffproduktion und hat Systeme in verschiedenen Leistungsbereichen. 4. **McPhy** - Bietet Elektrolyseure für industrielle Anwendungen an. Es empfiehlt sich, die Websites dieser Unternehmen zu besuchen, um spezifische Informationen zu den verfügbaren Produkten und deren technischen Spezifikationen zu erhalten.

Es gibt verschiedene Arten von Elektrolyseuren, die sich in ihrer Bauweise und Anwendung unterscheiden. Die gängigsten Typen sind: 1. **Alkalische Elektrolyseure**: Diese nutzen eine alkalische Lösung (z.B. Kaliumhydroxid) als Elektrolyt. Sie sind kostengünstig und haben eine lange Lebensdauer, benötigen jedoch höhere Temperaturen und Drücke. 2. **PEM-Elektrolyseure (Proton Exchange Membrane)**: Diese verwenden eine protonenleitende Membran als Elektrolyt. Sie sind kompakt, effizient und können bei variierenden Lasten betrieben werden, sind jedoch teurer in der Herstellung. 3. **Festoxid-Elektrolyseure (SOEC)**: Diese arbeiten bei hohen Temperaturen und nutzen keramische Materialien als Elektrolyt. Sie sind besonders effizient, benötigen jedoch spezielle Materialien und eine hohe Betriebstemperatur. 4. **Anionenleitende Elektrolyseure (AEM)**: Diese sind eine neuere Technologie, die anionenleitende Membranen verwendet. Sie kombinieren einige Vorteile der alkalischen und PEM-Technologie und sind vielversprechend für zukünftige Anwendungen. Jeder Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile, die je nach Anwendung und Anforderungen berücksichtigt werden müssen.