In den letzten Jahren hat sich Wasserstoffenergie erneut zu einem zentralen Thema im Bereich der neuen Energien entwickelt. Die Wasserstoffindustrie wurde neben Sektoren wie neuen Materialien und innovativen Pharmazeutika explizit als eine der wichtigsten Zukunftsbranchen für die Entwicklung genannt. Berichte betonen die Notwendigkeit, aktiv neue Wachstumsmotoren wie die Bioproduktion, die zivile Luft- und Raumfahrt sowie die Wirtschaft in niedrigen Höhenlagen zu fördern und gleichzeitig erstmals die beschleunigte Entwicklung der Wasserstoffindustrie explizit zu priorisieren. Dies unterstreicht das enorme Potenzial der Wasserstoffenergie.
Aktuell dominiert die Wasserstoffproduktion aus Kohle mit einem Anteil von 64 % die Versorgungsstruktur, gefolgt von Wasserstoff aus industriellen Nebenprodukten (21 %), Wasserstoff aus Erdgas (14 %) und anderen Verfahren (1 %). Dies verdeutlicht die absolute Dominanz der Wasserstoffproduktion auf Basis fossiler Brennstoffe mit 99 %, während die Elektrolyse von „grünem Wasserstoff“ und andere Verfahren nur eine untergeordnete Rolle spielen. Folglich nutzen die derzeitigen Wasserstofftankstellen hauptsächlich folgendes Produktions-, Speicher- und Transportmodell: Petrochemische Unternehmen in abgelegenen Gebieten produzieren Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen, komprimieren Niederdruckwasserstoff (typischerweise ca. 1,5 MPa) mit Kompressoren auf ca. 20 MPa und lagern ihn in 22-MPa-Rohrcontainern. Anschließend wird der Wasserstoff zu den Tankstellen transportiert, wo er für Brennstoffzellenfahrzeuge auf 45 MPa weiter komprimiert wird. Dieses räumlich fragmentierte Modell erhöht die Transportkosten, den Ausrüstungsaufwand und den Zeitaufwand und bleibt gleichzeitig durch die auf fossilen Brennstoffen basierende Produktion von „grauem Wasserstoff“ eingeschränkt.
Darüber hinaus ist Wasserstoff gemäß den geltenden Vorschriften als entzündbarer und explosiver Gefahrstoff eingestuft. Daher konzentrieren sich Wasserstoffproduktionsprojekte überwiegend auf abgelegene Chemieparks mit strengen Sicherheits- und Umweltauflagen.
Dank fortschreitender Elektrolysetechnologie sinken die Produktionskosten für grünen Wasserstoff stetig. Gleichzeitig treiben Umweltpolitiken wie die Reduzierung von CO₂-Emissionen und die Klimaneutralität die Entwicklung von grünem Wasserstoff zu einem entscheidenden Faktor für die zukünftige Entwicklung gasförmiger Energien voran. Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass kohlenstoffarme Wasserstofftechnologien wie die Elektrolyse bis 2030 14 % des Wasserstoffmarktes ausmachen und damit die Gestaltung von Tankstellen maßgeblich beeinflussen werden. Die elektrolysebasierte Produktion mit ihren einfachen und leicht zugänglichen Rohstoffen ermöglicht die Wasserstofferzeugung auch außerhalb traditioneller Chemieparks. Die direkte Kompression des vor Ort produzierten Wasserstoffs für die Fahrzeugbetankung eliminiert lange Transportwege und die sekundäre Kompression und reduziert so effektiv Kosten und Zeitaufwand.
Um sich an die gängige, auf fossilen Brennstoffen basierende Wasserstoffversorgungskette anzupassen, dominieren derzeit zwei Arten von Membrankompressoren den Markt: 1) Wasserstoffabfüllanlagen mit einem Eingangsdruck von ca. 1,5 MPa und einem Ausgangsdruck von 20–22 MPa; 2) Tankstellenkompressoren mit einem Eingangsdruck von 5–20 MPa und einem Ausgangsdruck von 45 MPa. Dieser zweistufige Prozess erfordert jedoch den koordinierten Betrieb beider Anlagen. Sinkt der Druck im Wasserstoffspeicher unter 5 MPa, fallen die Tankstellenkompressoren aus, was zu einer geringen Wasserstoffnutzungsrate führt.
Im Gegensatz dazu weisen integrierte Wasserstoffproduktions- und -betankungsanlagen eine deutlich höhere Effizienz auf. In diesem Modell kann Wasserstoff aus der Elektrolyse direkt mit einem einzigen Membrankompressor von ca. 1,5 MPa auf 45 MPa komprimiert werden, wodurch sich die Kosten für Ausrüstung und Zeit erheblich reduzieren. Der niedrigere Eingangsdruck (1,5 MPa gegenüber 5 MPa) verbessert die Wasserstoffnutzung ebenfalls deutlich.
Mit dem Fortschritt der Elektrolysetechnologie ist mit einer breiteren Anwendung integrierter Wasserstofftankstellen zu rechnen, was die Marktnachfrage nach Membrankompressoren im Bereich von 1,5 MPa bis 45 MPa ankurbeln wird. Unser Unternehmen verfügt über umfassende Entwicklungs- und Fertigungskompetenzen, um maßgeschneiderte Lösungen für dieses Anwendungsgebiet anzubieten. Angesichts des steigenden Anteils von grünem Wasserstoff in der Produktion wird mit einer zunehmenden Verbreitung integrierter Tankstellen gerechnet. Dies erweitert sowohl die Einsatzmöglichkeiten von Membrankompressoren als auch unser Produktportfolio und ermöglicht die Bereitstellung innovativer Betankungslösungen.
Dennoch bestehen weiterhin Herausforderungen bei der Entwicklung integrierter Wasserstofftankstellen und zugehöriger Kompressoren, darunter hohe Elektrolysekosten, die Einstufung von Wasserstoff als Gefahrstoff und eine unvollständige Wasserstoffinfrastruktur. Die wirksame Bewältigung dieser Probleme ist entscheidend für die Weiterentwicklung integrierter Wasserstoffenergiesysteme.
Veröffentlichungsdatum: 27. Februar 2025