Unter der tropischen Sonne sprießen nicht nur Palmen, sondern auch Geschäftsideen – so wie bei Enapter. Die Geschichte des Herstellers von AEM-Elektrolyseuren begann in Thailand. Dort lebte Firmengründer Sebastian-Justus Schmidt in Chiang Mai und verwandelte vor etwa zehn Jahren sein Eigenheim in das weltweit erste energieautarke, solar-wasserstoffbetriebene Mehrfamilienhaus. Um Solarstrom in Wasserstoff zu speichern, nutzte er Prototyp-Elektrolyseure der ehemaligen Firma ACTA, einem Pionier der AEM-Elektrolyse-Technologie, aus der später Enapter wurde.
Seine Erfahrungen als Anwender leiteten ihn bei der Unternehmensgründung von Enapter und der Weiterentwicklung der Systeme – diese wurden kompakter und leichter, ohne die Leistung zu verringern. So entstand der erste AEM-Elektrolyseur von Enapter. Im Interview mit Tim Cholibois, Vice President Strategy and Business Development, erfahren wir mehr über die AEM-Technologie, ihre Zukunftsaussichten und das Produktportfolio von Enapter.
Als die Arbeit von Enapter vor über sieben Jahren begann, starteten wir mit einem Stack mit einer Leistung von 2,4 kW. Dieser wird in unseren Einzelkern-Elektrolyseur verbaut. Solche Systeme haben etwa die Größe einer Mikrowelle und sind ideal für Pilotprojekte und kleinere Anwendungen. Sie lassen sich in Kabinetten miteinander kombinieren, um Systeme mit einer Gesamtleistung von bis zu 150 Kilowatt zu schaffen. Wir sind fest davon überzeugt, dass es so einfach wie möglich sein sollte, ins Wasserstoffgeschäft einzusteigen und dies geht einfacher mit kleinen, skalierbaren Einheiten. Weltweit haben wir schon über 7.500 dieser Systeme und Stacks an unsere Kunden ausgeliefert.
Man kann unsere Stacks aber auch in Mehrkern-Elektrolyseuren zu größeren Systemen kombinieren. Unser Modell „AEM Flex 120“ beispielsweise hat 120 Kilowatt Leistung und besteht aus 50 Stacks, während unsere Containerlösung „AEM Nexus 1000“ mit 1 Megawatt Leistung 420 Stacks umfasst. Nach wie vor ist es unser Ziel, von Kleinstanwendungen bis hin zum zweistelligen Megawattbereich modular skalieren zu können und somit eine Vielzahl von Wasserstoffanwendungen zu ermöglichen.
Unser Kernprodukt ist der standardisierte und modulare AEM-Elektrolyseur (Anion Exchange Membrane). Elektrolyseure nutzen Strom, um Wasser durch eine elektrochemische Reaktion in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Der Stack ist das Herzstück des Elektrolyseurs und besteht aus mehreren in Reihe geschalteten Zellen in einer bipolaren Bauweise. Die Zellen bestehen aus einer polymeren AEM und speziell entwickelte kostengünstige Elektroden. Die anodische Halbzelle ist mit einer verdünnten alkalischen Elektrolytlösung gefüllt, während die kathodische Halbzelle keine Flüssigkeit hat. Stattdessen produziert sie Wasserstoff aus Wasser, das die Membran durchdringt. Sauerstoff wird von der anodischen Seite freigesetzt und durch den zirkulierenden Elektrolyten aus dem Stack transportiert. Der Wasserstoff wird unter Druck von 35 bar produziert. Mithilfe des zusätzlichen Trocknermoduls von Enapter wird Wasserstoff mit einer Reinheit von 99,999 Prozent geliefert.
Unsere Elektrolyseure verbinden die kostengünstigen Materialien der alkalischen Elektrolyse mit der Effizienz und Flexibilität eines PEM-Elektrolyseurs (Proton Exchange Membrane). Aufgrund der weniger korrosiven Umgebung und der patentierten Trockenkathode können wir unsere Elektrolyseure hauptsächlich aus Nickel und Stahl herstellen, anstatt Titan oder das seltene und teure Iridium zu verwenden. Daher sind unsere Produkte schon heute kostengünstiger als PEM-Lösungen vergleichbarer Größenordnungen.
Derzeit dominieren Alkali- und PEM-Elektrolyseure den Markt, während die AEM-Technologie noch relativ jung ist. Allerdings hat sie das Potenzial, einen erheblichen Marktanteil zu erobern, da sie eine kostengünstige Basis und eine einfache Lieferkette bietet.
Was gegen PEM spricht, ist, dass die prognostizierte Skalierung der PEM-Elektrolyse, die notwendig sein würde, um die weltweit wachsenden Wasserstoffbedarfe zu decken, mit den jährlich verfügbaren Mengen an Iridium nicht realisierbar ist. Unsere Berechnungen zeigen, dass die PEM-Industrie ein Vielfaches des weltweit verfügbaren Iridiums benötigen würde. Aufgrund der hohen Rohstoffkosten bleibt die flächendeckende Kommerzialisierung eine Herausforderung. Dagegen heißt es laut Analysen der Clean Hydrogen Partnership der Europäischen Kommission, dass die Alkali- und AEM-Technologie in Zukunft zu den kostengünstigsten Technologien gehören werden, während die PEM-Technologie teurer bleibt. In China investiert die Branche bereits verstärkt in die AEM-Technologie.
Auch hierzulande und in anderen Märkten haben viele etablierte Hersteller von PEM-Elektrolyseuren Forschungsprojekte zur AEM-Elektrolyse gestartet. Wir haben allerdings den Vorteil von 20 Jahren Forschungserfahrung und vielen starken Patenten.
Da Enapter seine Ursprünge in Thailand hat, sind wir historisch in den umliegenden Ländern stark vertreten. Das liegt unter anderem daran, dass unsere Elektrolyseure besonders gut für dezentrale Energiespeicher geeignet sind, was für die Region von großer Bedeutung ist, da es dort viele abgelegene Communities und kleine Inseln gibt.
In Malaysia installierten wir bereits im Jahr 2019 in einem Dorf im Dschungel einen unserer Elektrolyseure. Hier wird tagsüber Solarenergie in Strom umgewandelt und anschließend in Wasserstoff gespeichert, um eine flexible Stromversorgung zu gewährleisten. Ein großer Vorteil unserer Elektrolyseure ist ihre kompakte Bauweise sowie die einfache Installation.
Ein weiteres Beispiel ist das in Bangkok ansässige Electricity Generating Authority of Thailand (EGAT) Learning Center. Es verfügt über ein Wasserstoff-Energiesystem mit zehn AEM-Elektrolyseuren, zwei Trocknern und einem Wassertankmodul, die alle in einem Indoor-Schrank integriert wurden. Das EGAT ist ein Bildungs- und Forschungszentrum, das der Öffentlichkeit Einblicke in die Nutzung erneuerbarer Energien gibt, sowie Unternehmen auf die zukünftigen klimaneutralen Energieziele des Landes vorbereitet. Das Enapter-System dient als Showcase für eine emissionsfreie Energieversorgung für Gebäude.
Mit diesen bereits marktreifen Systemen, die durch unsere Partner vertrieben werden, kann mehr Energieunabhängigkeit im Eigenheim ermöglicht werden. Noch erfordern diese Lösungen hohe Investitionen für die Verbraucher und es wird noch einige Zeit dauern, bis diese Systeme für alle erschwinglich werden. Einige Länder unterstützen solche Ideen und bieten Subventionen an. Wahrscheinlicher ist es jedoch, dass sich grüner Wasserstoff im Gebäudesektor zuerst als Teil von Quartiers- oder kommunalen Energiespeicherlösungen durchsetzen kann.
Ich sehe zwei wesentliche Einsatzmöglichkeiten für Wasserstoff im deutschen Energiesystem: Wasserstoff kann das Energiesystem flexibilisieren und als Langzeitenergiespeicher bereitgestellt werden. In der Energiewende gilt es, diverse Herausforderungen zu meistern: Beispielsweise müssen die Stromnetze teuer ausgebaut werden, um im Norden erzeugten Windstrom in die Industriezentren nach Süddeutschland zu transportieren. Des Weiteren wird der Anteil der erneuerbaren Energien so stark schwanken, dass die Netzlast teilweise nicht ausreichend gedeckt sein wird, insbesondere bei Spitzenbelastungen. Um diese Spitzen auszugleichen, kann überschüssiger Strom aus Erneuerbaren in Wasserstoff umgewandelt werden und bei Bedarf rückverstromt werden.
Enapter bietet in diesen Szenarien Unterstützung: Unsere Elektrolyseure sind so konzipiert, dass sie innerhalb von Sekunden schnell hoch- und runtergefahren werden können. In Kombination mit Batteriespeichern lässt sich ein Energiesystem optimal für den Einsatz erneuerbarer Energien aufrüsten.