Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISEEuropäische Forschungsinstitute präsentieren Aktionsplan zur Beschleunigung der Elektrolyse-Entwicklung
Die Industrialisierung von Wasserelektrolyse-Technologien (WE) gilt als kritischer Schritt für die groß angelegte Implementierung von sauberem Wasserstoff und die tiefgreifende Dekarbonisierung unserer Gesellschaft. Obwohl Europa in einer starken Position ist, um vom Marktwachstum der sauberen Wasserstoffproduktion zu profitieren, erfordert der durch die Energiewende vorgegebene Zeitplan eine stärkere Koordinierung. Mit dem »Joint Action Plan HySpeedInnovation« beschreiben eine Reihe führender europäischer Forschungs- und Technologieinstitute (RTO) die bevorstehenden Herausforderungen im Bereich der Skalierung und wie sie diese bewältigen können, um Europa zum Elektrolyse-Technologieführer zu machen. Die RTOs (TNO, Fraunhofer ISE, Fraunhofer IFAM, Forschungszentrum Jülich, SINTEF und CEA) empfehlen auch eine unterstützende Rolle für die Europäische Kommission und die nationalen Behörden. Den Aufruf unterstützen weitere Forschungsinstitutionen aus EU-Mitgliedstaaten sowie das Netzwerk Hydrogen Europe Research, das mehrere hundert Wasserstoff-Unternehmen und -Organisationen vertritt.
Deutliche Erhöhung der Produktionskapazität
Eine enorme Herausforderung liegt in der Hochskalierung der derzeit verfügbaren Technologien auf jene Fabriken im GW-Maßstab, die für die Energiewende erforderlich sind. Für Europa spiegelt sich diese Herausforderung im Europäischen Green Deal wieder, der durch Elektrolyse erzeugten erneuerbaren Wasserstoff ganz oben auf die politische Agenda setzt. Die Europäische Wasserstoffstrategie legt ein Ziel für eine installierte Elektrolyseurkapazität von 6 GW bis 2024 und 2x40 GW bis 2030 (40 GW in Europa und 40 GW in Nachbarländern) fest, die jährlich 1 bzw. 10 Millionen Tonnen Wasserstoff produzieren. Als Anreiz für diese Entwicklung werden Milliarden von Euro in Aussicht gestellt. Mehrere Wasserstoffstrategien aus europäischen Mitgliedstaaten benennen quantifizierte Ziele für Elektrolyseure gemäß den nationalen Wasserstoffstrategien mit Blick auf den Horizont 2030: 6,5 GW in Frankreich, 5 GW in Deutschland, 3-4 GW in den Niederlanden, 1 GW in Portugal und 4 GW in Spanien.
Fragmentiertes Wissen
Die Forscher beschreiben in dem Paper die Vor- und Nachteile der Haupttechnologien, auf denen aktuelle Elektrolyseure basieren und bei denen Verbesserungen erforderlich sind. Dazu gehört ein ausgewogenes Verhältnis von Kosten, Leistung und Nachhaltigkeit. So muss eine echte Alternative für die knappen Rohstoffe und seltenen Metalle gefunden werden, die derzeit in Elektrolyseuren verwendet werden. Die noch weitgehend manuelle Produktionsmethode kann und muss auch wesentlich effizienter und billiger werden.
Das wichtigste Hindernis, das überwunden werden muss, ist nicht so sehr technischer Natur: Die Kette der Hersteller, ihrer Zulieferer und der Forschungsinstitutionen ist europaweit fragmentiert, was die Innovationen verlangsamt, die für die Entwicklung einer neuen Generation von Elektrolyseuren erforderlich sind. Auch ist die Nachfrage nach grünem Wasserstoff zu gering, auch weil die Kosten immer noch zu hoch sind. Dies macht das Geschäftsmodell der Großanlagen von staatlichen Anreizen abhängig.
Intensiv zusammenarbeiten
Um die erforderlichen Entwicklungen zu unterstützen und zu beschleunigen, schlagen die europäischen RTO vor, intensiver und koordinierter zusammenzuarbeiten. Dafür wurden drei Handlungsfelder identifiziert: Vernetzung von Wasserstofflabors, Festlegung klarer Leistungsstandards und Überwachung der Leistung von Pilotanlagen. Für jedes Feld wurden Maßnahmen ermittelt, die in die Zuständigkeit der europäischen RTO fallen.
Um diese Ziele zu erreichen, fordern europäische RTOs Unterstützung von nationalen Regierungen und politischen Entscheidungsträgern der EU zu folgenden Themen:
- Ein EU-finanziertes Programm zur Erleichterung des Aufbaus einer koordinierten EU-Infrastruktur, die die gemeinsame Nutzung von Wasserelektrolyse-Testanlagen ermöglicht, mit dem Ziel, (neue) Industrien zu unterstützen und den Zugang zur Produktionskette zu erleichtern.
- Ein EU-finanziertes Programm zur Entwicklung harmonisierter Leistungs-, Sicherheits-, Nachhaltigkeits- und Qualitätsstandards, die internationale Mindestanforderungen für (Komponenten von) Elektrolyseuren festlegen, z.B. wie in Ausschreibungsunterlagen angegeben.
- Implementierung einer Open Access-Richtlinie für den Austausch aggregierter Daten und Erkenntnisse. Die Regierungen sollten den Austausch von Daten und Erkenntnissen über alle subventionierten Forschungs-, Demonstrations- und Anwendungsprojekte zur Pflicht machen.
Für jedes Handlungsfeld müssen jedoch einige Anforderungen erfüllt werden, die außerhalb des direkten Einflusses der RTO liegen. Hier liegt die Verantwortung bei den politischen Entscheidungsträgern auf nationaler und EU-Ebene.
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