thyssenkrupp nucera – 50 Mio USD vom DoE nach Dortmund. Mehr als Ballard, weniger als Nel oder Plug Power. Rangfolge?

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thyssenkrupp nucera ist wohl definitiv Welt-Marktführer für die alkalische Elektrolyse, steigt mit Fraunhofer in die Hochtemperaturelektrolyse ein, greift damit frontal Bloom Energy an und plant Ausbau der Elektrolyseur-Produktion im mehrfachen GW-Bereich,

sowohl in Europa, in Saudi-Arabien im Zusammenhang mit dem NEOM-2GW-Auftrag, in Indien und in den USA – in Kooperation mit ihrem 25,9% Aktionär De Nora – soll eine Kapazität von mehreren GW aufgebaut werden. Produktionsstätten in Europa, Saudi-Arabien und USA sind dem noch bestimmenden Subventionsanteil für Wasserstoffinvestitionen geschuldet. Nur wenn „vor Ort“ produziert wird, können die jeweiligen nationalen Förderprogramme in Anspruch genommen werden. Und diese Fördermassnahmen entscheiden derzeit noch über die Wirtschaftlichkeit einer „green hydrogen“-Produktionsstätte. Also Made in USA, Made in India, Made in Europe…

50 Mio USD erleichtern eine Investitionsentscheidung vor Ort für thyssenKrupp nucera.

Die weltweit grössten Einzelaufträge zur Herstellung grünen Wasserstoffs gingen bisher an die Grossanlagen-erfahrenen Dortmunder. NEOM mit einem 2GW-Auftrag, 700 MW von H2GreenSteel, eine Reservierung im „hohen dreistelligen MW Bereich“ von einem ungenannten Kunden – dazu diverse Aufträge im niedrigen dreistelligen MW u.a. aus dem Air Product Umfeld. Insgesamt besteht ein verbindliches Orderbacklog von 1,34 Mrd EUR zum 31.12.2023 (Q1 für nucera). Und derzeit spielt die Musik in den USA – Biden’s Subventionspaket scheint derzeit weltweit das Beste seiner Art zu sein – nicht nur für Solarfirmen wie Meyerburger, die ihre deutsche Produktion zumachen, um in den USA vom Subventionsregen zu profitieren.

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750 Millionen US-Dollar für 52 Projekte in 24 Bundesstaaten, um die Kosten für sauberen Wasserstoff drastisch zu senken und die amerikanische Führung in der wachsenden Wasserstoffindustrie zu stärken, wurden am 13. März verteilt. Und nicht nur US-Hersteller wie Plug Power oder Bloom Energy freuten sich über Post aus dem DoE – auch die norwegische Nel mit sowieso schon bestehender „manueller“ Produktion in den USA und die kanadische Ballard Power war auch mit 40 Mio USD im Lostopf. Dazu kommen die Dortmunder, die heute ebenfalls einen Erfolg im Beauty Contest des DoE melden können:

Produktion in USA sei „wichtiger Schritt zur Lokalisierung“ – übersetzt: Subventionen sind entscheidend und die gibt’s für thyssenKrupp nucera’s Elektrolyseure nur bei entsprechender lokaler Wertschöpfung. Made in USA.

Das US-Energieministerium (DOE) hat thyssenkrupp nucera USA Inc. (vorbehaltlich finaler Verhandlungen) im Rahmen des Bipartisan Infrastructure Law 50 Mio USD für Investitionen in die Herstellung von sauberem Wasserstoff und Elektrolyseurherstellung zugesagt. Im Rahmen des Förderprogramms wird der Weltmarktführer für die alkalische Wasserelektrolyse (AWE) mit seinem langjährigen Partner und Aktionär De Nora zusammenarbeiten, um eine automatisierte Pilotmontagelinie auf dem neuesten Stand der Technik zu erforschen, zu entwickeln und zu implementieren, die eine hochwertige, skalierbare Produktion von mehreren Gigawatt pro Jahr für Kunden auf dem nordamerikanischen Markt ermöglichen soll. So soll das 20-MW-Modul scalum® nicht nur in Europa in die Massenproduktion gebracht, sondern auch auf und für den amerikanischen Markt.

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„Die Umstellung der Zellenherstellung von Handarbeit auf eine automobilähnliche Massenproduktion, die mehrere GW-Projekte pro Jahr bedienen kann, wird der entscheidende Faktor sein, um unser Geschäft bestmöglich in den USA aufzustellen. Derzeit suchen wir nach dem idealen Standort für dieses Projekt, um in der Nähe der Kunden zu sein, den starken US-Arbeitsmarkt zu nutzen und uns als Teil der lokalen Gemeinschaft zu integrieren“, sagt Dr. Werner Ponikwar, CEO von thyssenkrupp nucera. „Wir freuen uns sehr über die Förderung des DOE. Sie unterstreicht die entscheidende Rolle, die unsere Technologie bei der Erreichung der Ziele der Energiewende spielen wird, und zahlt auch auf die intensive Vorarbeit der Deutsch-Amerikanischen Energy & Climate Partnership ein.“

Damit ist thyssenKrupp nucera endgültig im  Bloom Energy’s Hinterhof angekommen – Hochtemperaturelektrolyse als nächste Chance?

Alkalische Elektrolyse ist grossanlagentauglich und konnte sich bei den wichtigsten/grössten Ausschreibungen erfolgreich gegen die AEM und PEM Elektrolyseure von Plug Power oder Nel durchsetzen. Mit dem beliebig kombinierbaren 20-MW AWE-Modul scalum® kann thyssenKrupp nucera im Bereich alkalische Elektrolyse reüssieren. Aber das Thema der Herstellung grünen Wasserstoffs sind und bleiben die Produktions-Kosten je H2-Einheit, die Effektivität und technische Zuverlässigkeit der Technik. Und hier gibt es mit der Bloom Energy einen Player, der seit Jahren auf ein gänzlich anderes Elektrolyseverfahren setzt. Ein Verfahren, das bei Nutzern, die grosse Abwärmemengen „produzieren“ derzeit ein kostengünstigeres Elektrolyseverfahren als die PEM, AEM oder alkalische Elektrolyse darstellt:

Hochtemperaturelektrolyse – Bloom Energy’s Trumpfkarte – die will jetzt thyssenKrupp nucera auch. Duopol-Zusatzerträge?

Bei der Hochtemperaturelektrolyse bestehen gegenüber der PEM und alkalischer Elektrolyse (Unterschiede der Verfahren erläuterte Dr, Michael Bernicke in einem vielbeachteten Gastbeitrag im nwm.) – nicht nur laut Bloom Energy – klare Effektivitätsvorteile (rund 15% weniger Strombedarf je produzierter Wasserstoffmenge). Wobei natürlich die Hochtemperatur-Elektrolyse nicht „bei jeder Elektrizitätsversorgung“ die optimale Lösung darstellt. Aber dieses Verfahren würde das Produktangebot nuceras sinnvoll ergänzen:

Von der hohen Energieeffizienz der SOEC-Technologie (Hochtemperaturelektrolyse)  sollten in erster Linie Industrien profitieren, bei denen in der Produktion industrielle Abwärme entsteht, denn deren Nutzung senkt den Stromverbrauch für den Elektrolyse-Prozess deutlich. Abwärme entsteht unter anderem bei der Herstellung von grünem Stahl, Ammoniak, Methanol, Düngemittel und bei der Energiespeicherung. Oder in Atomkraftwerken, wo Bloom Energy in Amerika bereits Hochtemperatur-Elektrolyseure als Pilotanlagen installiert hat. Außerdem wird bei der Nutzung der Hochtemperatur-Technologie auf seltene Edelmetalle verzichtet, was es noch interessanter machen sollte.

thyssenKrupp nucera will einsteigen – mit Fraunhofer IKTS als Trumpfkarte.

Hochtemperatur-Elektrolyse (SOEC) des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS wäre eine direkte Antwort auf die von Bloom Energy bereits produzierten Hochtemperaturelektrolyseure, für die die Amerikaner derzeit quasi einziger relevanter Anbieter sind. Und das sieht man in Dortmund wohl als grosse Chance: thyssenkrupp nucera und das Fraunhofer IKTS gehen hierzu eine strategische Partnerschaft ein. Das Forschungsinstitut hat 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 bei der Hochtemperatur-Elektrolyse (SOEC) hin zur industriellen Anwendung zu gehen.

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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.

thyssenKrupp nucera kann schweres Pfund in die Waage werfen: Grossanlagenerfahrung plus Fraunhofer Technologie, könnte ein Selbstläufer werden…

… natürlich nur, falls sich Wasserstoff als „der Energieträger“ für schwer zu decarbonisierende Prozesse durchsetzen sollte. „Die SOEC-Technologie ergänzt unser Technologie-Portfolio perfekt“, sagt Dr. Christoph Noeres, Head of Green Hydrogen bei thyssenkrupp nucera. „Für unsere künftigen SOEC-Systemlösungen können wir auf unsere jahrzehntelange Erfahrung mit der Entwicklung und Skalierung von Elektrolyseanlagen aufbauen, wie wir dies schon zuvor bei der erfolgreichen Entwicklung unseres 20-MW AWE-Moduls scalum® bewiesen haben.“

Zur Technik – nur für Interessierte.

Die SOEC-Stack-Technologie basiert auf dem sauerstoffleitenden keramischen Elektrolytsubstrat mit zwei Elektroden, 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.“ (CN thyssenKrupp nucera, 13.03.2024)

Oder wie es Professor Dr. Alexander Michaelis, Institutsleiter des Fraunhofer IKTS erläutert: „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.“

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thyssenKrupp nucera arbeitet profitabel, hat gezeigt Grossaufträge gewinnen zu können und arbeitet diese bereits ab. Liefert bereits die ersten scalum nach Saudi-Arabien für die 2GW-Neom-Anlage und kann dabei die Erträge aus dem angestammten Geschäft zum Ausbau der alkalischen Elektrolyse-Kapazitäten nutzen. Sollte Wasserstoff sich durchsetzen, könnte hier einer der grossen Gewinner zu finden sein. Mit Produktion vor Ort in den USA, Europa, Indien und Saudi Arabien – vor Ort jeweils subventioniert. Und dazu die Erweiterung des Angebots auf Hochtemperaturelektrolyse mit dem starken Partner Fraunhofer könnte die Marktstellung der Dortmunder weiter stärken. Bleibt spannend.

 

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