Hochtemperatur-Elektrolyse: ThyssenKrupp Nucera und Fraunhofer IKTS kooperieren

Mit der Hochtemperatur-Elektroyse steht ein industriell vielversprechendes Verfahren am Start. Das Fraunhofer IKTS und ThyssenKrupp Nucera wollen es zur Marktreife bringen.

Thyssenkrupp Nucera will künftig die vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS entwickelte Hochtemperatur-Elektrolyse (SOEC) einsetzen. Hierzu gehen beide eine strategische Partnerschaft ein. Das Forschungsinstitut hat laut einer gemeinsamen Mitteilung seit über 20 Jahren umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in der SOEC (Solid Oxide Electrolyzer Cell)-Technologie geleistet sowie die notwendigen ersten Vorarbeiten im Hinblick auf eine Industrialisierung dieser Elektrolyse-Technologie durchgeführt. Thyssenkrupp Nucera und Fraunhofer IKTS wollen gemeinsam daran arbeiten, die letzten Schritte hin zur industriellen Anwendung zu gehen.

Bereits im ersten Quartal 2025 soll eine durch das Fraunhofer IKTS geplante und errichtete Pilotanlage planmäßig ihren Betrieb für die Herstellung der Hochtemperatur-Elektrolyse-Stacks mit den SOE-Zellen – den Kernelementen der SOEC-Stacks – in zunächst kleiner Stückzahl aufnehmen. Die strategische Partnerschaft umfasst auch eine Lizenz zur Fertigung und Nutzung von CFY-Stacks auf Basis der SOEC-Technologie des Fraunhofer IKTS durch thyssenkrupp nucera.

Industrialisierung der Technologie

Die SOEC-Stack-Technologie basiert auf dem sauerstoffleitenden keramischen Elektrolytsubstrat mit zwei Elektroden. Sind sind gepaart mit chrombasierten CFY-Interkonnektoren (das Interkonnektoren-Material ist Cr5FeY). Damit gewährleistet das elektrolytgetragene Konzept eine hohe Langzeitstabilität in Bezug auf Hochtemperaturkorrosion und thermische Wechselbeanspruchung. Die weitere Industrialisierung der SOEC-Technologie wird sich an den Ergebnissen der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten orientieren.

„Mit SOEC-Systemlösungen setzen wir die Wachstumsstrategie unseres Unternehmens um. Mit der Hochtemperatur-Elektrolyse werden wir unseren Kunden eine leistungsstarke Technologie anbieten“, sagt Dr. Werner Ponikwar, CEO von thyssenkrupp nucera.

Professor Dr. Alexander Michaelis, Institutsleiter des Fraunhofer IKTS ergänzt: „Wir freuen uns sehr, unsere weltweit führenden Forschungs- und Entwicklungskompetenzen in der SOEC-Technologie in die Partnerschaft mit thyssenkrupp nucera einzubringen. Neben der höheren Effizienz bei der Strom-zu-Wasserstoff-Wandlung bietet die Hochtemperaturelektrolyse außerdem den großen Vorteil, dass CO₂ aktiv aus der Umgebung entnommen und zusammen mit grünem Wasserstoff zu grünem Synthesegas und Folgeprodukten wie e-fuels gewandelt werden kann. Dies ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für die Energiewende. Durch die Hochskalierung der CFY-Stack-Produktion ermöglichen wir unseren Systempartnern den kommerziellen Zugang zu dieser Kernkomponente.“

Von der hohen Energieeffizienz der SOEC-Technologie werden in erster Linie Industrien profitieren, bei denen in der Produktion industrielle Abwärme entsteht, denn die Nutzung senkt den Stromverbrauch deutlich. Abwärme entsteht unter anderem bei der Herstellung von grünem Stahl, Ammoniak, Methanol, Düngemittel und bei der Energiespeicherung. Außerdem wird bei der Nutzung der Hochtemperatur-Technologie auf seltene Edelmetalle verzichtet.

Zur Finanzierung einer Umstellung auf grünen Wasserstoff können energieintensive Industrien voraussichtlich auf das neue Förderinstrument der Klimaschutzverträge zurückgreifen.