Evonik überführt eine zentrale Komponente der AEM-Elektrolyse aus dem Labor in eine kontinuierliche Fertigung. Die neue Anlage in Marl soll Membranen für Elektrolyseure mit bis zu 2,5 Gigawatt Jahreskapazität liefern, was rechnerisch einem Viertel der für 2030 in Deutschland vorgesehenen Elektrolyseleistung entspricht.
Die Evonik DURAION Membran ist für ein Elektrolyseverfahren bestimmt, das Wasser mithilfe erneuerbaren Stroms in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Im Unterschied zu etablierten Lösungen arbeitet die AEM-Elektrolyse in alkalischer Umgebung, wodurch weniger teure und teils knappe Edelmetalle benötigt werden. Das könnte die Investitionskosten von Anlagen reduzieren. Neben hohen Strompreisen gehören sie zu den zentralen Hürden dafür, dass grüner Wasserstoff im industriellen Maßstab wettbewerbsfähig wird.
Für die Wasserstoffwirtschaft ist dieser Kostendruck entscheidend. Klimafreundlich erzeugter Wasserstoff ist je nach Region noch zwei- bis viermal so teuer wie die fossile, meist aus Erdgas gewonnene Variante. Gleichzeitig soll er künftig Prozesse in der Chemie- und Stahlindustrie ersetzen, die sich nur schwer direkt elektrifizieren lassen. Ob sich der Markt entwickelt, hängt deshalb nicht nur vom Ausbau erneuerbarer Energien ab, sondern auch von günstigeren Elektrolyseuren, belastbaren Lieferketten und einer verlässlichen Nachfrage.
Die Membran entscheidet über Effizienz und Betriebssicherheit
Im Zentrum des Verfahrens steht eine Polymermembran, die bestimmte negativ geladene Ionen passieren lässt und zugleich Wasserstoff und Sauerstoff voneinander trennt. Diese Trennung ist sicherheitsrelevant, weil eine Vermischung der Gase explosive Gemische erzeugen kann. Die Evonik DURAION Membran soll zugleich hohe Stromdichten und Drücke aushalten, damit Elektrolyseure kompakt und mit hoher Leistung betrieben werden können. Für größere Anlagen kann das Material zusätzlich mit einem Gewebe verstärkt werden.
Evonik gibt an, dass bei der Herstellung keine PFAS zugesetzt würden. Für Betreiber dürfte jedoch vor allem die Kombination aus Leitfähigkeit, mechanischer Stabilität und Lebensdauer ausschlaggebend sein, da ein früher Austausch die Wirtschaftlichkeit verschlechtert. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist die Erzeugung von Wasserstoff unter Druck, wodurch nachgelagerte Kompressionsschritte kleiner ausfallen oder entfallen können. Zudem lässt sich die Technik vergleichsweise flexibel an schwankende Strommengen aus Wind- und Solaranlagen anpassen.
Evonik in Marl schafft Kapazität vor einem gesicherten Massenmarkt
Mit der Pilotanlage vollzieht Evonik in Marl den Übergang von einzelnen Labormustern zu einer fortlaufenden Beschichtung. Die nahezu 20 Meter lange Anlage kann Bahnen von bis zu einem Meter Breite herstellen, was die Belieferung größerer Elektrolyseure erleichtert. Die angegebene Elektrolysekapazität von bis zu 2,5 Gigawatt pro Jahr beschreibt dabei das potenzielle Produktionsvolumen der Membranen, nicht die bereits gesicherte Nachfrage.
Strategisch setzt der Konzern auf eine weitgehend integrierte Fertigung vom chemischen Ausgangsstoff bis zur fertigen Membranrolle. Das kann die Abhängigkeit von Zulieferern verringern und eine gleichmäßigere Qualität ermöglichen, erhöht aber zugleich die Verantwortung für sämtliche Produktionsschritte. Der Markt für AEM-Elektrolyseure befindet sich weiterhin im Aufbau, und erste Hersteller verwenden die Membranen bislang vor allem in Pilot- und Demonstrationsanlagen. Für Evonik ist die frühe Industrialisierung dennoch plausibel, weil sich Materialstandards und Zulieferbeziehungen häufig festigen, bevor ein Markt sein volles Volumen erreicht.
Der Standort Shanghai verbindet Entwicklung mit dem chinesischen Markt
Parallel zur Produktion in Deutschland hat Evonik ein Anwendungszentrum in Shanghai eröffnet. Dort sollen die in Marl gefertigten Membranen gemeinsam mit Kunden und Partnern unter realen Betriebsbedingungen getestet und in bestehende Wasserstoffinfrastruktur eingebunden werden. Die Aufgabenteilung verbindet damit deutsche Materialproduktion mit anwendungsnaher Entwicklung in einem Markt, in dem der Ausbau von Elektrolysetechnik besonders dynamisch verläuft.
China ist für Anbieter von Wasserstofftechnik zugleich Absatzmarkt, Entwicklungsstandort und Wettbewerbsumfeld. Das Zentrum kann Evonik helfen, Anforderungen lokaler Anlagenbauer schneller in die Produktentwicklung zurückzuspielen und die Evonik DURAION Membran an unterschiedliche Systemdesigns anzupassen. Kürzere Test- und Rückkopplungswege könnten die Markteinführung beschleunigen, sofern die Ergebnisse aus den Demonstrationsanlagen auf größere Systeme übertragbar sind. Zugleich wächst damit die Abhängigkeit vom Erfolg des Verfahrens, das seine Kostenvorteile erst im dauerhaften industriellen Betrieb belegen muss.
Der Kostenvorteil bleibt an Strompreise und Skalierung gebunden
Technisch verspricht die AEM-Technologie eine Verbindung aus geringeren Materialkosten, flexiblem Betrieb und guter Eignung für schwankenden Wind- und Solarstrom. Studien, auf die sich Evonik beruft, sehen ein mögliches Einsparpotenzial von mindestens 25 Prozent bei den Investitionskosten. Solche Modellrechnungen sind jedoch kein Beleg dafür, dass sich die gleiche Größenordnung bei Serienanlagen und über deren gesamte Lebensdauer realisieren lässt. Entscheidend werden Ausfallraten, Wartungsbedarf und die Haltbarkeit der Membranen unter dauerhaft hoher Belastung sein.
Damit grüner Wasserstoff wettbewerbsfähig wird, bleiben die Kosten des eingesetzten Stroms, die Zahl der Betriebsstunden und die Finanzierung der Anlagen mindestens ebenso wichtig wie die Membrantechnik. Die neue Fertigung erhöht zunächst das Angebot an einer kritischen Komponente und verringert das Risiko, dass ein Hochlauf an fehlenden Membranen scheitert. Ob daraus ein breiter Markt entsteht, entscheidet sich an verbindlichen Abnahmeverträgen, wettbewerbsfähigen Stromkosten und politischen Rahmenbedingungen für klimafreundliche Industrieproduktion. Die Anlage in Marl ist damit weniger der Beleg eines bereits etablierten Geschäfts als eine Wette auf den bevorstehenden Ausbau der Wasserstoffwirtschaft.
