PEM-, AEM-, AEL-, SOEC- und PCCEL: Elektrolyseure ganzheitlich entwickeln

FEV ist ein unabhängiger Engineering-, Simulations-, Testing- und Beratungspartner für Elektrolyseur- und Wasserstoffprojekte. Wir unterstützen Elektrolyseurhersteller, Projektentwickler, Energieversorger und Investoren entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von Technologiebewertungen und technoökonomischen Analysen über Systementwicklung und Integration bis hin zur Inbetriebnahme und Lebenszyklusoptimierung.

Grüner Wasserstoff: Der Schlüssel zur industriellen Dekarbonisierung

Wasserelektrolyse nutzt Strom, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten, und ist eine Schlüsseltechnologie für die industrielle Dekarbonisierung. Durch den Einsatz erneuerbarer Energien ermöglicht die Elektrolyse die CO₂-arme Wasserstoffproduktion für die Chemieindustrie, die Stahlherstellung, den Transportsektor, die Energiespeicherung und die Herstellung nachhaltiger Kraftstoffe.

Die Grundlage für die Produktion von grünem Wasserstoff

Die Wasserelektrolyse nutzt elektrischen Strom, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten, und gilt als Schlüsseltechnologie für die industrielle Dekarbonisierung. Wird erneuerbare Energie eingesetzt, ermöglicht die Elektrolyse die Produktion von grünem Wasserstoff für die Chemieindustrie, die Stahlindustrie, den Verkehrssektor, Energiespeicheranwendungen und nachhaltige Kraftstoffe.

Zelle

Die elektrochemische Zelle bestimmt maßgeblich die Kosten, den Wirkungsgrad, die Lebensdauer und die Wasserstoffproduktionsleistung eines Elektrolyseurs. FEV entwickelt, simuliert und validiert elektrochemische Zellen – von Materialkonzepten und der Stromdichteverteilung bis hin zur Degradationsmodellierung und Langzeitvalidierung. Dadurch unterstützen wir unsere Kunden dabei, Effizienz und Leistungsfähigkeit zu steigern, Alterungseffekte zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit zukünftiger Elektrolyseursysteme zu verbessern.

Stack

Elektrolyseur-Stacks bilden das Herzstück der Wasserstoffproduktion und skalieren die elektrochemische Umwandlung von Wasser in Wasserstoff. FEV optimiert Stack-Architektur, Verspannungssysteme, Medienverteilung und Thermomanagement, um Wirkungsgrad, Lebensdauer, Betriebssicherheit und Wasserstoffertrag unter realen Einsatzbedingungen zu maximieren.

System

Elektrolyseursysteme vereinen Stacks, Balance-of-Plant-Komponenten (BoP), Thermomanagement, Steuerungs- und Regelungssysteme, Sicherheitsfunktionen sowie Netzschnittstellen zu einer ganzheitlichen Wasserstoffproduktionsanlage. FEV integriert und optimiert diese Komponenten, um Effizienz, Lebensdauer, Betriebssicherheit und die Gesamtperformance des Systems zu maximieren.

Balance-of-Plant (BoP) Engineering

FEV unterstützt das Balance-of-Plant-Engineering (BoP) für Elektrolyseursysteme – von Wassermanagement, Gasführung und Thermomanagement bis hin zu elektrischer Integration, Steuerungs- und Regelungstechnik, Sicherheitssystemen und Netzschnittstellen. Mit Simulation und Systemauslegung bewerten wir Wirkungsgrad, dynamisches Betriebsverhalten, Degradationseinflüsse, Komponentendimensionierung, Sicherheitsrisiken und die Levelized Cost of Hydrogen (LCOH), um Effizienz, Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit zu optimieren.

Lifetime

Die Lebensdauer von Elektrolyseuren hängt von Materialien, Betriebsstrategien, Lastprofilen und der Systemauslegung ab. FEV nutzt Degradationsmodellierung, Accelerated Stress Testing (AST) und Validierungsprogramme, um Alterungsmechanismen zu verstehen, die Lebensdauer vorherzusagen und die Dauerhaltbarkeit zu verbessern. Diese Erkenntnisse helfen dabei, Betriebskosten zu senken, die Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Wasserstoffgestehungskosten (LCOH) langfristig zu reduzieren.

360° Elektrolyse-Lösungen:

Ganzheitliche Lösungen für Elektrolyseurprojekte

360° Electrolysis Solutions steht für den integrierten Ansatz von FEV zur Entwicklung, Optimierung und Skalierung von Elektrolyseursystemen. Unsere Leistungen reichen von Technologiestrategie und technoökonomischen Analysen über Zell- und Stack-Engineering, Balance-of-Plant-Design (BoP) und Systemintegration bis hin zu Testing, Validierung, Inbetriebnahme, Lebenszyklusmanagement und technischer Due Diligence. Dieser ganzheitliche Ansatz hilft Herstellern, Investoren, Energieversorgern und Projektentwicklern, technische Risiken zu reduzieren, Projekte zu beschleunigen und die Wirtschaftlichkeit ihrer Wasserstoffprojekte nachhaltig zu verbessern.

Elektrolyseur-Projektanalyse anfragen

Service Portfolio: Unsere Elektrolyse-Services

FEV unterstützt Elektrolyseurhersteller, Investoren, Energieversorger und Projektentwickler bei Technologie-Roadmaps, Marktanalysen, Standortbewertungen und der Entwicklung belastbarer Geschäftsmodelle für Wasserstoff- und Elektrolyseurprojekte. Durch die Kombination von technischer Expertise und Marktverständnis helfen wir unseren Kunden, Wachstumspotenziale zu identifizieren, die Projektrealisierbarkeit zu bewerten und erfolgreiche Kommerzialisierungsstrategien für zukünftige Wasserstoffmärkte zu entwickeln.

Technologie-Roadmap
Markt- und Wettbewerbsanalyse
Standortauswahl und Infrastrukturbewertung
Strategien und Business Cases
Regulierung und Finanzierung
M&A und Due Diligence

FEV führt Technologie-, Kosten- und Performance-Benchmarking für Elektrolyseurzellen, Stacks, Balance-of-Plant-Komponenten (BoP) und Gesamtsysteme durch. Die Analysen schaffen Transparenz über Marktpositionierung, Wettbewerbsfähigkeit, Effizienz und Kostenentwicklung. Dadurch können Kunden Optimierungspotenziale identifizieren und fundierte Leistungs- sowie Kostenziele für zukünftige Produkt- und Technologiegenerationen definieren.

Design-Benchmarking
Kosten-Benchmarking
Kosten- und Wertmanagement
Lieferkettenmanagement

FEV begleitet Elektrolyseurprojekte von der ersten Konzeptphase bis zur Implementierung vollständig integrierter Wasserstoffproduktionssysteme. Unsere Leistungaen umfassen Systemsimulationen, Degradationsmodellierung, elektrische und mechanische Integration, Reglerentwicklung, Zell- und Stack-Engineering sowie Wasserstoffsicherheit und Cybersicherheit. Durch die Kombination von Engineering-Know-how und digitalen Entwicklungswerkzeugen optimieren wir Effizienz, Lebensdauer, Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit von Elektrolyseursystemen.

Anwendungsfallsimulation und Systemauslegung
Modellierung von Alterungsprozessen, Analysen und Lebensdauerprognosen
Schlüsselfertige Systementwicklung
Prozessentwicklung und -integration
Elektrische Integration
Mechanische Integration
Softwareentwicklung und Steuerungsimplementierung
Zellen- und Stapelentwicklung
Wasserstoffsicherheit, funktionale Sicherheit und Cybersicherheit

FEV verifiziert die Leistung, Lebensdauer, Sicherheit und Zuverlässigkeit von Elektrolyseuren durch umfassende Test- und Validierungsprogramme. Unsere Leistungen umfassen die Charakterisierung von Elektrolyseurzellen und -stacks, Performance- und Dauerhaltbarkeitstests, Accelerated Stress Testing (AST), Zertifizierungsunterstützung sowie die Prüfung von Balance-of-Plant-Komponenten (BoP). Damit unterstützen wir Hersteller und Projektentwickler bei der Entwicklung leistungsfähiger, sicherer und wirtschaftlicher Wasserstoffsysteme.

Leistungs-, Lebensdauer- und Belastungsprüfungen
Entwicklung von beschleunigten Belastungstests (AST)
Entwicklung von Design-Validierungsplänen (DVP)
Prüfungen von der Zelle bis zum System
Spezielle Messungen und optische Untersuchungen
Prüfung von Komponenten der Anlagenperipherie (BoP)
Sicherheits- und Fehleranalyse (FMEA, FTA, HAZOP, HARA)
Unterstützung bei der Zertifizierung (CE, ATEX, PED, ISO 22734)

FEV begleitet Elektrolyseurprojekte von der Entwicklungsphase bis zur erfolgreichen Inbetriebnahme. Unsere Leistungen umfassen Prototypenaufbau, Genehmigungsmanagement, Projektsteuerung sowie die Inbetriebnahme von Elektrolyseur- und Wasserstoffproduktionssystemen vor Ort. Dadurch unterstützen wir Kunden dabei, Projekte effizient umzusetzen, technische Risiken zu reduzieren und einen zuverlässigen sowie wirtschaftlichen Anlagenbetrieb sicherzustellen.

Prototypenbau
Unterstützung bei der Genehmigungsbeschaffung
Projektmanagement
Inbetriebnahme vor Ort

Die nachhaltige Entwicklung und der Einsatz von Elektrolyseuren erfordern die Betrachtung von Umweltwirkungen über den gesamten Lebenszyklus. FEV unterstützt mit Lebenszyklusanalysen (LCA), Kreislaufwirtschaftsstrategien, Design-for-Circularity-Konzepten und regulatorischen Bewertungen. So helfen wir unseren Kunden, den CO₂-Fußabdruck zu reduzieren, die Ressourceneffizienz zu steigern und die langfristige Nachhaltigkeit sowie Compliance ihrer Wasserstoffprojekte sicherzustellen.

Strategien zur Kreislaufwirtschaft
Design für Kreislaufwirtschaft
Lebenszyklusanalysen
Regulierungsanalysen

Der langfristige Erfolg von Elektrolyseurprojekten erfordert einen zuverlässigen Anlagenbetrieb und die kontinuierliche Verbesserung von Leistung und Effizienz. FEV unterstützt Betreiber mit Fehleranalysen, Performance-Optimierung, Lebenszyklusmanagement sowie der technischen und betrieblichen Optimierung von Elektrolyseursystemen. Dadurch helfen wir, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, Betriebskosten zu senken und die Wirtschaftlichkeit von Wasserstoffproduktionsanlagen nachhaltig zu verbessern.

Fehlerbehebung und Reparaturen vor Ort mit einer zweiten Meinung
Betriebsoptimierung und Effizienzsteigerungen
Ersatzteilmanagement und Lebenszyklusplanung

Fragen rund um Elektrolyse

Die Wasserelektrolyse ist ein Verfahren, bei dem Wasser (H₂O) mithilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) aufgespalten wird. Wird dafür erneuerbarer Strom genutzt, ermöglicht die Elektrolyse die Herstellung von grünem Wasserstoff und gilt als Schlüsseltechnologie für die industrielle Dekarbonisierung, Energiespeicherung und Sektorkopplung. Damit ebnet sie den Weg in eine klimaneutrale Zukunft.

FEV begleitet Elektrolyseurprojekte entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von Strategieentwicklung und Technologieauswahl über Engineering, Simulation, Testing, Validierung und Systemintegration bis hin zur wirtschaftlichen Bewertung. Unsere Expertise umfasst die Entwicklung von Zellen, Stacks und Gesamtsystemen sowie technoökonomische Analysen und technische Due-Diligence-Prüfungen.

FEV verfolgt einen technologieoffenen Ansatz. Daher unterstützen wir sowohl die Entwicklung etablierter und hochreifer Technologien wie der Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEM) und der alkalischen Wasserelektrolyse (AEL) als auch aufstrebender Technologien mit geringerem Reifegrad wie der Anionenaustauschmembran-Elektrolyse (AEM), der Hochtemperaturelektrolyse auf Basis von Festoxidzellen (SOEC) und der protonenkeramischen Elektrolyse (PCCEL). Die Auswahl der geeigneten Technologie hängt von Faktoren wie Wirkungsgradzielen, Betriebsprofilen, Flexibilitätsanforderungen, Investitionskosten (CAPEX) und den Kosten der Wasserstoffproduktion ab.

Der Begriff Balance of Plant (BoP) umfasst alle Neben- und Hilfssysteme, die für den Betrieb eines Elektrolyseurs zusätzlich zum Stack erforderlich sind. Typische BoP-Komponenten sind Wasseraufbereitung, Thermomanagement, Gasaufbereitung, Leistungselektronik, Steuerungssysteme, Sicherheitseinrichtungen und die elektrische Infrastruktur. In vielen Projekten hat die Optimierung des BoP einen wesentlichen Einfluss auf die Systemleistung und die Wirtschaftlichkeit.

Die Degradation von Elektrolyseuren entsteht durch Veränderungen elektrochemischer Materialien, Betriebsbedingungen, thermische Belastungen, Druckzyklen sowie systembedingte Effekte, die im Laufe der Zeit auftreten. Das Verständnis dieser Alterungsmechanismen ist entscheidend, um die Lebensdauer vorherzusagen, Betriebskosten zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffproduktion zu verbessern.

Die Levelized Cost of Hydrogen (LCOH) sind eine Kennzahl zur Berechnung der gesamten Wasserstoffproduktionskosten über die Lebensdauer eines Projekts. In die LCOH fließen typischerweise Investitionskosten (CAPEX), Betriebskosten (OPEX), Stromkosten, Wirkungsgrad, Auslastungsgrad, Degradationseffekte sowie die Systemlebensdauer ein.

Der Wirkungsgrad eines Elektrolyseurs wird durch das Zelldesign, die Stack-Architektur, Betriebsdruck, Temperatur, Leistungselektronik, die Auslegung des Balance of Plant (BoP) sowie die Betriebsstrategie beeinflusst. Verbesserungen auf Komponenten- und Systemebene können den Stromverbrauch pro erzeugtem Kilogramm Wasserstoff deutlich reduzieren und so die Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffproduktion steigern.

Eine technische Due Diligence ist die unabhängige Bewertung der Technologie, des Engineering-Konzepts, der Skalierbarkeit, der Leistungsannahmen, der Risiken und der wirtschaftlichen Tragfähigkeit eines Elektrolyseurprojekts. Investoren, Finanzierer und Projektentwickler nutzen technische Due-Diligence-Prüfungen, um fundierte Investitions- und Entwicklungsentscheidungen zu treffen.

FEV verbindet die Zuverlässigkeit bewährter SPS-Lösungen mit den Möglichkeiten moderner, softwaredefinierter Entwicklungsansätze. Während klassische Steuerungssysteme für einen sicheren und stabilen Anlagenbetrieb sorgen, schaffen modellbasierte Methoden die Grundlage für schnellere Entwicklungszyklen, virtuelle Inbetriebnahmen, digitale Zwillinge und eine kontinuierliche Optimierung. So profitieren unsere Kunden von einer leistungsfähigen Softwarearchitektur, die sowohl heutigen Anforderungen als auch zukünftigen Entwicklungen gerecht wird.

Published on 25.08.2024Case studies, Elektrolyseure, Technologien
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