{"id":79292,"date":"2022-02-10T02:20:00","date_gmt":"2022-02-10T01:20:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=79292"},"modified":"2022-02-10T09:33:42","modified_gmt":"2022-02-10T08:33:42","slug":"fraunhofer-ise-liefert-detaillierte-kostenanalyse-fuer-wasserelektrolyse-systeme","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/fraunhofer-ise-liefert-detaillierte-kostenanalyse-fuer-wasserelektrolyse-systeme\/","title":{"rendered":"Fraunhofer ISE liefert detaillierte Kostenanalyse f\u00fcr Wasserelektrolyse-Systeme"},"content":{"rendered":"\n

Die Erzeugung von gr\u00fcnem Wasserstoff durch Wasserelektrolyse hat in den letzten Jahren enorm an Interesse gewonnen, und in der Elektrolysebranche werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um Zellen und Stacks zu vergr\u00f6\u00dfern und die Produktionskapazit\u00e4ten deutlich zu erh\u00f6hen. Parallel dazu ist die aktuelle Diskussion \u00fcber die Kosten von Elektrolyseanlagen von widerspr\u00fcchlichen Aussagen mit einer gro\u00dfen Bandbreite an Preisprognosen gepr\u00e4gt, was eine verl\u00e4ssliche Bewertung von Elektrolyseuren erschwert. Um in dieser Diskussion um die Investitionskosten der Wasserelektrolyse die notwendige Transparenz zu schaffen, hat das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE im Auftrag der NGO Clean Air Task Force (CATF)<\/a> ein Bottom-up-Kostenmodell erstellt und eine Kostenstudie durchgef\u00fchrt. Damit kann ein breites Verst\u00e4ndnis f\u00fcr die Kostenstrukturen von Niedertemperatur-Wasserelektrolysesystemen aufgebaut werden.<\/p>\n\n\n\n

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\u00a9 Fraunhofer ISE | Kosten von alkalischen und PEM-Elektrolyse-Systemen f\u00fcr verschiedene Systemkapazit\u00e4ten in den Jahren 2020 und 2030.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Angesichts der Tatsache, dass gr\u00fcner Wasserstoff als nachhaltiger Energietr\u00e4ger eine wichtige Rolle beim Klimaschutz spielen wird, werden derzeit weltweit erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Elektrolysetechnologie technisch ausgereift und wirtschaftlich wettbewerbsf\u00e4hig f\u00fcr den gro\u00dftechnischen Einsatz zu machen. In diesem Zusammenhang ist ein verl\u00e4ssliches Verst\u00e4ndnis der Kostenstrukturen solcher Wasserelektrolysesysteme notwendig, um damit sinnvolle Ma\u00dfnahmen f\u00fcr die Weiterentwicklung der Technologie zu ergreifen.<\/p>\n\n\n\n

Daher wurde in einer Auftragsstudie f\u00fcr CATF ein grundlegendes Kostenmodell f\u00fcr die alkalische und PEM-Wasserelektrolyse entwickelt, das es erlaubt, die Abh\u00e4ngigkeiten der Kostenanteile der einzelnen Technologien detailliert zu bewerten und individuelle Kostensenkungspotenziale f\u00fcr diese Elektrolysetechnologien abzuleiten.<\/p>\n\n\n\n

In der nun ver\u00f6ffentlichten Studie werden sowohl f\u00fcr die alkalische als auch f\u00fcr die PEM-Wasserelektrolyse zwei Anlagengr\u00f6\u00dfen von 5 MW und 100 MW betrachtet, um sowohl den Bedarf f\u00fcr dezentrale als auch f\u00fcr zentrale Anwendungen abzudecken. Dar\u00fcber hinaus wird in den Modellen eine Technologieprognose f\u00fcr beide Technologien ber\u00fccksichtigt, um die Kostenstrukturen f\u00fcr heute verf\u00fcgbare Komponenten und Materialien (2020) mit den erwarteten Entwicklungen der \u00bbn\u00e4chsten Generation\u00ab von alkalischen und PEM-Elektrolysesystemen (2030) zu vergleichen.<\/p>\n\n\n\n

Die Kostenmodelle basieren auf einem Bottom-up-Ansatz des Instituts, bei dem zun\u00e4chst typische Layouts der Elektrolyseanlagen entworfen und dann technische Parameter durch eine station\u00e4re Simulation der Energie- und Massenbilanzen in den Systemen bestimmt werden. Ausgehend von diesen Vorgaben werden die Kostenanteile der einzelnen Teilsysteme und Komponenten \u00fcber Preisangebote von Herstellern und Lieferanten und \u00fcber spezifische Kostenfunktionen ermittelt. Zus\u00e4tzliche Kosten wie Engineering etc. werden \u00fcber eine Zuschlagskalkulation ber\u00fccksichtigt. F\u00fcr die verschiedenen Stacks wird ein eigenes Modell verwendet, das ebenfalls auf einer Quantifizierung der verwendeten Komponenten und spezifischen Kostenfunktionen basiert. \u00bbDer Mehrwert solcher Kostenmodelle h\u00e4ngt in erster Linie von der Qualit\u00e4t der Preis- und Kosteninformationen der Hersteller und Zulieferer ab.Am Fraunhofer ISE k\u00f6nnen wir aufgrund unserer langj\u00e4hrigen Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern aus der Industrie hier auf eine umfangreiche Datenbasis zur\u00fcckgreifen. Das ist der entscheidende Vorteil unserer Kostenmodelle\u00ab, berichtet Marius Holst, einer der Autoren der Studie.<\/p>\n\n\n\n

Kostenvorteil f\u00fcr alkalische Stacks …<\/h5>\n\n\n\n

Wie erwartet, zeigen die Ergebnisse in allen betrachteten F\u00e4llen, dass der Zellstapel (Stack) die teuerste Komponente in einem Elektrolysesystem ist. Alkalische Stacks haben einen Kostenvorteil gegen\u00fcber PEM-Stacks, und dies wird auch in Zukunft der Fall sein. Aufgrund des technologischen Fortschritts und einer Vergr\u00f6\u00dferung des aktiven Zellfl\u00e4che k\u00f6nnen die spezifischen Stackkosten jedoch innerhalb von 10 Jahren f\u00fcr beide Arten von Elektrolyse-Stacks praktisch halbiert werden, und zwar von etwa 200 \u20ac\/kWDC<\/sub> auf unter 90 \u20ac\/kWDC<\/sub> f\u00fcr AEL-Stacks und von 380 \u20ac\/kWDC<\/sub> auf etwa 220 \u20ac\/KWDC<\/sub> f\u00fcr PEM-Stacks.<\/p>\n\n\n\n

… aber fast gleiche Systemkosten in der Zukunft<\/h5>\n\n\n\n

Dennoch dominieren die Stackkosten nicht allein die Systemkosten. Vielmehr setzen sie sich aus vielen Einzelkomponenten wie Gas- und Wasseraufbereitung, K\u00fchlsystemen und Leistungselektronik zusammen, siehe Grafik. Insbesondere die Kosten der Leistungselektronik (Gleichrichter und Transformator) sind nicht zu untersch\u00e4tzen und tragen als zweitteuerste Komponente in der gleichen Gr\u00f6\u00dfenordnung zu den Systemkosten bei wie die Stacks. \u00bbDies ist ein wichtiges Ergebnis, insbesondere f\u00fcr weitere Kostensenkungsstrategien bei Elektrolysesystemen, und muss bei zuk\u00fcnftigen Entwicklungen st\u00e4rker ber\u00fccksichtigt werden\u00ab, so Marius Holst abschlie\u00dfend. Die Kostenanalyse zeigt weiter, dass alkalische Systeme auch in Zukunft zu niedrigeren Systemkosten f\u00fchren werden. Allerdings gleichen sich die Kosten nahezu an, wenn man den Aufwand f\u00fcr die nachgeschaltete Verdichtung mit einbezieht. Insgesamt ist im Jahr 2030 mit Systemkosten von ca. 400 bis 500 \u20ac\/kW zu rechnen, wobei dezentrale kleinere Anlagen deutlich teurer bleiben werden.<\/p>\n\n\n\n

\u00bbDiese Ergebnisse geben uns wichtige Erkenntnisse f\u00fcr unsere eigenen Systemanalysen und zeigen uns, dass es durch Innovation und Erfahrung auch in Zukunft noch deutliche Kostensenkungen in der Elektrolyse geben wird. Wir hoffen, dass diese Studie ihren Beitrag zu einer objektiven Diskussion \u00fcber zuk\u00fcnftige Kosten leisten kann\u00ab, so Mike Fowler, der die Studie seitens der CATF ma\u00dfgeblich betreut hat.<\/p>\n\n\n\n