Elektrolyse-Anlagen

Entwicklung und Produktion von alkalischen Druckelektrolyse-Anlagen

Die alkalischen Druckelektrolyse-Anlagen der EBZ-Gruppe bieten die optimalen Voraussetzungen, um grünen Wasserstoff im industriellen Maßstab kosteneffizient und mit hohem Wirkungsgrad zu produzieren.

Grundlage hierfür sind unsere umfassenden Erfahrungen im Werkzeugbau sowie in der Konstruktion, dem Bau und der Inbetriebnahme von Anlagen für die Serienfertigung in der Automobilindustrie. Beide Bereiche unterliegen höchsten Qualitätsstandards, wodurch wir in der Lage sind, standardisierte, schlüsselfertige Elektrolyse-Anlagen mit konstant hoher Qualität in Serie zu fertigen.

Ergänzend verfügen wir über Kompetenzen in den Bereichen Chemie, Metallurgie und Kunststofftechnik, um die spezifischen Anforderungen der alkalischen Druckelektrolyse optimal zu erfüllen.

Die wissenschaftliche Basis für unseren Elektrolyse-Stack wurde über mehr als zehn Jahre am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) erarbeitet. Diese Entwicklung setzen wir seit 2022 bei EBZ gezielt fort und stehen dafür weiterhin im engen Austausch mit den Forschenden des ZSW.

Elektrolyse-Systeme und Stacks – alles aus einer Hand, gefertigt in Baden-Württemberg

EBZ bietet ganzheitliche Lösungen für die industrielle Wasserstofferzeugung – vom innovativen Elektrolyse-Stack bis hin zum vollständig modularen Gesamtsystem. Unsere containerisierte Elektrolyse-Anlage besteht aus zwei standardisierten 20-Fuß-Containern: Einer der Container enthält zwei leistungsstarke 0,5 MW Elektrolyse-Stacks im innovativen EBZ-Design, während der zweite Container die komplette Steuerungstechnik, die Leistungselektronik sowie die Wasseraufbereitung beinhaltet.

Ein solches Containersystem liefert eine elektrische Leistung von 1 MW. Dank des modularen Aufbaus lässt sich die Anlage flexibel skalieren: Für ein 5 MW-Projekt werden beispielsweise fünf 1 MW-Module kombiniert. So ermöglichen wir eine bedarfsgerechte Umsetzung unterschiedlichster Projektgrößen – effizient, platzsparend und industrietauglich.

Für kundenspezifische Gesamtsysteme stellen wir unsere Elektrolyse-Stacks auch separat zur Verfügung. Jeder Stack besitzt eine elektrische Nennleistung von bis zu 0,5 MW und ist für den Betrieb unter Druck ausgelegt. Der EBZ-Elektrolyse-Stack kann nahtlos in individuelle Anlagenkonzepte integriert werden und bietet damit maximale Flexibilität für verschiedenste Anwendungen.

3D-Modell Elektrolyse-Anlage

Der Elektrolyse-Stack zeichnet sich vor allem durch folgende Eigenschaften aus:

Hohe Energieeffizienz: Diese wird u.a. durch hochfunktionale, katalytisch aktive Beschichtungen gewährleistet.
Hohe Wasserstoffausbringung: Bei einer Nennleistung von 0,5 MW beträgt die Wasserstoffausbringung bis zu 100 Nm³/h.
Robustheit: Langlebige Stacks, eine Voraussetzung in der Wasserstoffindustrie.
Druckelektrolyse: Wasserstofferzeugung bei 30 bar(g) Druck erhöht die Effizienz und reduziert die zusätzlichen Kosten nachgeschalteter Kompressoren für die Wasserstoffverdichtung und Speicherung.
Modularität: Die kompakten Elektrolysestacks der EBZ lassen sich durch einen modularen Aufbau für großskalige Projekte auslegen.
Sicherheit: Zertifizierung nach höchsten Sicherheitsstandards und Abnahme durch den TÜV Süd.

Innovatives und robustes Design

Unser Elektrolyse-Stack überzeugt durch ein durchdachtes und robustes Design, das auf Langlebigkeit und eine einfache Montage ausgelegt ist. Dank der reduzierten Anzahl an Bauteilen lässt sich der Stack effizient assemblieren und ermöglicht eine zuverlässige Serienfertigung.

Dabei setzen wir auf die bewährte Technologie der Alkalischen Elektrolyse (AEL) – jedoch in einer völlig neuen Form. Durch die Integration modernster Innovationen, wie dem Elektrodendesign oder dem Dichtungskonzept des Zellrahmens, ist ein Elektrolyse-Stack entstanden, der Effizienz, Wartungsfreundlichkeit und außergewöhnliche Langlebigkeit vereint.

Unser optimierter Stack-Aufbau ermöglicht uns eine besonders einfache Wartung des Elektrolyse-Stacks. Die modulare Bauweise und die geringe Anzahl an Einzelkomponenten gewährleistet einen schnellen Zugang zu den relevanten Komponenten – das minimiert Stillstandzeiten und senkt die Betriebskosten.

Durch den gezielten Einsatz hochwertiger, robuster und korrosionsbeständiger Materialien stellen wir sicher, dass unser Elektrolyse-Stack selbst unter anspruchsvollen Bedingungen eine lange Lebensdauer erreicht.

Ein zentraler Bestandteil dieses technologischen Fortschritts ist das patentierte Zellrahmendesign, welches mehrere Funktionen in einer einzigen, innovativen Komponente vereint. Der Zellrahmen ermöglicht eine zuverlässige Abdichtung des Elektrolyse-Stacks bis zu einem Druck von 30 bar und übernimmt zusätzlich auch den Transport der Lauge zu den Elektroden. Gleichzeitig gewährleistet das Zellrahmendesign eine sichere und getrennte Ableitung von Wasserstoff und Sauerstoff. Bei all diesen Funktionen kommt der Zellrahmen ohne separate Dichtungsringe aus, wie es bei herkömmlichen Lösungen üblich ist.

Darüber hinaus besteht die drucktragende Hülle des Elektrolyse-Stacks aus massivem Edelstahl. Mit der bewussten Entscheidung für Vollmaterial anstelle beschichteter Werkstoffe setzen wir gezielt auf Robustheit und eine maximale Langlebigkeit des Stacks.

Effiziente Wasserstoffproduktion durch innovative Elektrodenbeschichtung

Unser Elektrodenpaket setzt neue Maßstäbe in der Wasserstoffproduktion. Durch eine speziell entwickelte, katalytisch hoch aktive Elektrodenbeschichtung maximieren wir die Reaktionsoberfläche und optimieren die elektrokatalytischen Prozesse.

Ein entscheidender Vorteil unserer Beschichtung ist der vollständige Verzicht auf Platingruppenmetalle. Das macht unseren Elektrolyseur nicht nur nachhaltig und kosteneffizient, sondern auch unabhängig von kritischen Rohstoffen. Die Beschichtung unseres Elektrolyse-Stacks wird selbst von EBZ entwickelt und in Ravensburg aufgetragen. Dadurch können wir eine gleichbleibende, hohe Qualität gewährleisten.

Dank unserer technologisch fortschrittlichen Beschichtung erzielen wir eine herausragende Energieeffizienz, sodass die Wasserstoffproduktion mit minimalem Energieeinsatz erfolgt. Dies ermöglicht eine wirtschaftliche und ressourcenschonende Erzeugung von grünem Wasserstoff.

Wichtige Kennzahlen unseres Elektrolyse-Stacks im Überblick

Effiziente Wasserstoffproduktion unter Druck

Unser Elektrolyse-Stack ist speziell für den Betrieb unter Druck konzipiert und bietet dadurch erhebliche Vorteile in Bezug auf Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit. Die Druckelektrolyse ermöglicht eine höhere Energieeffizienz und reduziert gleichzeitig die Investitionskosten für nachgelagerte Verdichtungsstufen, da der Wasserstoff bereits mit einem höheren Ausgangsdruck erzeugt wird. Dies macht unseren Elektrolyseur besonders attraktiv für industrielle Anwendungen und die Wasserstoffinfrastruktur.

Darüber hinaus erlaubt der Betrieb unter Druck die Realisierung höherer Stromdichten, was insbesondere im dynamischen Lastbetrieb von großem Vorteil ist. Dadurch eignen sich unsere Stacks hervorragend für den intermittierenden Betrieb im Zusammenspiel mit erneuerbaren Energiequellen. Im Gegensatz zu klassischen, unter atmosphärischem Druck arbeitenden alkalischen Elektrolyseuren zeichnen sich unsere Systeme durch eine deutlich höhere Flexibilität und Regelbarkeit aus – ein entscheidender Vorteil für die energieeffiziente Integration in volatile Stromnetze.

Sicherheit hat bei der Druckelektrolyse oberste Priorität. Unser Elektrolyse-Stack erfüllt alle relevanten Sicherheitsstandards und ist durch den TÜV SÜD gemäß der Druckgeräterichtlinie zertifiziert.

Forschung und Entwicklung

Die kontinuierliche Weiterentwicklung unserer Elektrolyse-Technologie basiert auf einer soliden wissenschaftlichen Grundlage. Über ein Jahrzehnt lang hat das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) die Entwicklungsgrundlage für unseren Elektrolysestack erarbeitet. Seit 2022 führen wir diese Forschungsarbeit bei EBZ fort und treiben die Industrialisierung des Elektrolyseurs konsequent voran. Für die Weiterentwicklung ist die EBZ nach wie vor in einem kontinuierlichen Austausch mit den Wissenschaftlern des ZSW.

Um unsere hochfunktionalen Elektrodenbeschichtungen gezielt zu optimieren, betreiben wir zudem einen Elektroden-Prüfstand, mit dem wir neue Beschichtungen effizient auf ihre elektrokatalytische Aktivität untersuchen können.

Darüber hinaus ist EBZ an den Förderprojekten Ely2Series, Megastack BW und AEMELHy beteiligt:

EBZ-Elektrolyseure erfüllen die Anforderungen der Europäischen Wasserstoffbank

Mit einem EBZ-Elektrolyseur erfüllen unsere Kunden die Richtlinien zur Beschaffung von Elektrolyseuren sowie sämtliche weitere Vorgaben zur Teilnahme an den Auktionen der Europäischen Wasserstoffbank.

Im Rahmen der Veröffentlichung der Teilnahmebedingungen und -konditionen für die Innovation Fund IF24 Auction der Europäischen Wasserstoffbank am 27. September 2024 wurde unter anderem festgelegt, dass der Bezug von Elektrolyse-Stacks aus China auf 25 % der verbauten Elektrolyseleistung (in MW_el) limitiert ist. Ein Elektrolyse-Stack gilt als in China gefertigt, wenn die Produktion der Zellen, die Oberflächenbehandlung oder die Assemblierung der Stacks in China erfolgt.

Für den Elektrolyseur der EBZ-Gruppe werden sämtliche Komponenten ausschließlich innerhalb Europas bezogen. Darüber hinaus, finden sowohl die Fertigung und Beschichtung der Elektrodenpakete als auch die Assemblierung der Stacks an unserem Hauptstandort in Ravensburg, Deutschland, statt. EBZ legt zudem großen Wert darauf, lokale Unternehmen in die Wertschöpfungskette einzubinden und damit den Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg aktiv zu stärken.