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Optimierte Wasserlösungen für eine nachhaltige Produktion von grünem Wasserstoff.
Reinstwasser ist für die Herstellung von hochwertigem Wasserstoff und die Erhaltung der optimalen Elektrolyseurleistung unerlässlich. Eine unzureichende Wasseraufbereitung kann den Betrieb beeinträchtigen und sogar den Elektrolyseur schädigen.
Die Art der Elektrolyseurtechnik und des Speisewassers bestimmt den erforderlichen Wasseraufbereitungsprozess. Durch unsere branchenführende Expertise, eine breite Palette von Standardprodukten und internationale Unterstützung stellen wir sicher, dass Sie die richtige Lösung erhalten – und helfen Ihrem Unternehmen von der Wasserquelle bis hin zum Kern Ihres Elektrolyseurs.
Wussten Sie schon? Eckdaten zum Wasser in der Wasserstoffproduktion
Die Menge an Reinstwasser beträgt 9m3 für 1 Tonne grünen Wasserstoff.
Aber warum Reinstwasser? Mehrere Faktoren bestimmen die erforderliche Wasserqualität, und jedes im Wasser vorhandene Ion und Molekül hat unterschiedliche Auswirkungen auf den Elektrolyseur. Um dies zu vermeiden, ist Reinstwasser unerlässlich.
Elektrolyseure benötigen 50 bis 100m3 demineralisiertes Wasser pro Stunde pro Megawatt.
Um einen Temperaturanstieg im Elektrolyseur zu verhindern, ist eine hohe Durchflussmenge von 50-100m3/h pro MW für die Umwälzung von Reinstwasser und KOH-Lösungen unerlässlich. Dies ist 250-500 mal größer als die Pumpenkapazität, die für das in den Elektrolyseur fließende Reinstwasser benötigt wird.
25% der Energie, die in die Elektrolyse geht, muss abgekühlt werden.
Die Elektrolyse erzeugt nicht nur grünen Wasserstoff, sondern erzeugt auch viel Wärme. Kühltürme spielen eine entscheidende Rolle bei der Ableitung dieser überschüssigen Wärme, und Pumpen stehen im Mittelpunkt des Kühlprozesses. Sie sorgen für einen kontinuierlichen Wasserfluss, um den Wärmeaustausch zu maximieren und so den Prozess stabil und energieeffizient zu halten.
Maßgeschneiderte Wasseraufbereitung für alle Elektrolyseurtechnologien
Unsere Wasseraufbereitungslösungen für die Wasserstoffproduktion beginnen mit einem maßgeschneiderten Vorbehandlungsschritt, basierend auf den spezifischen Eigenschaften des Quellwassers. Danach folgen eine Reihe von Behandlungsschritten, die je nach eingesetzter Elektrolyseurtechnik variieren. Ob Enthärtung, Demineralisierung oder andere fortschrittliche Behandlungen, wir stellen die Produktion von Reinstwasser, das für die Aufrechterhaltung der Funktion des Elektrolyseurs und die effiziente Wasserstoffproduktion unerlässlich ist, sicher.
Wir sind spezialisiert auf die Wasseraufbereitung für:
- Alkalische Wasserelektrolyse (AWE)
- Elektrolyse der Polymerelektrolytmembran (PEM)
- Interne Polierstufe in Verbindung mit PEM
- Festoxidelektrolysegeräte (SOEC)
- Anionaustauschmembranelektrolyse (AEM)
Grundfos Water Treatment Europe (ehemals EUROWATER) hat die Wasseraufbereitungslösung für die weltweit erste kommerzielle Anlage, die die Biogasproduktion durch Elektrolyse und biologische Methanisierung steigert, entwickelt und hergestellt.
Erfahren Sie mehr über effiziente Wasseraufbereitung zur Verbesserung von Elektrolyseursystemen
Ob Sie fundierte Ausführungen zu Veredelungskreisläufen und der Meerwassernutzung in der Wasserstoffproduktion suchen oder nur einen kurzen Überblick über die Bedeutung der Wasseraufbereitung wünschen, unsere Whitepaper decken alle Themen für Sie ab. Nutzen Sie unsere umfassenden Ressourcen, um die Vorteile der richtigen Wasseraufbereitung im Wasserstoffproduktionsprozess zu entdecken.
Die zuverlässige und sichere Produktion von Wasserstoff erfordert energieeffiziente Pumpen. Die Pumpen sind für den Transport von Wasser durch verschiedene Phasen des Wasserstoffprozesses verantwortlich und nehmen darin eine zentrale Rolle ein, da sie eine große Menge an Wärme während des Elektrolyseprozesses ableiten, um ein akzeptables Temperaturdifferenzial über den Elektrolyseur-Stapel hinweg zu halten.
Erfahren Sie alles, was Sie über Pumpenlösungen für grünen Wasserstoff wissen müssen
Pumpen in grünen Wasserstoffsystemen sorgen für eine gleichmäßige Versorgung mit Frischwasser für die Elektrolyse, zirkulieren Wasser, um Verunreinigungen zu entfernen, erhalten den Fluss des deionisierten Wassers und leiten die Wärme ab, die während der Elektrolyse und anderer Anlagenbetriebe erzeugt wird. Laden Sie unser Whitepaper herunter, um alle anstehenden Aufgaben zu entdecken.
FAQ – Wasseraufbereitung und Wasserstoffproduktion
Wie viel Wasser benötige ich für meine Elektrolyse?
Die benötigte Wassermenge hängt vom Wirkungsgrad des Elektrolyseurs ab. Eine gute Faustregel ist ca. 200 l/h pro MW Elektrolyseleistung. Darin ist das Kühlwasser nicht enthalten.
Wie viel Wasserstoff kann ich aus meinem Wasser gewinnen?
Wasser besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Da Sauerstoff 16-mal schwerer ist als Wasserstoff, nimmt er den größten Teil der Masse eines Wassermoleküls ein. 89 % der Masse sind Sauerstoff und 11 % Wasserstoff. Das bedeutet, dass zur Herstellung von 1 kg Wasserstoff 9 kg Wasser benötigt werden. In der Realität werden aufgrund von Verlusten und Ineffizienzen etwa 10 bis 13 kg Wasser benötigt.
Was sagt die ASTM-Wasserqualität aus?
ASTM Typ I, II, II und IV sind eine Reihe von internationalen Normen für die Wasserqualität, die häufig zur Beschreibung der Wasserqualitätsanforderungen für Elektrolyseure verwendet werden. Sie umfassen die Bereiche Leitfähigkeit/Widerstand, Natrium, Chlorid, TOC und Kieselsäure, reichen in der Praxis aber oft nicht aus, um die Wasserqualitätsanforderungen für Elektrolyseure korrekt zu beschreiben.
Wo benötige ich eine Wasseraufbereitung?
Sowohl bei der PEM als auch bei der alkalischen Elektrolyse ist eine Aufbereitung des Zusatzwassers erforderlich. Bei der PEM-Elektrolyse ist zudem eine kontinuierliche Reinigung des Wassers nach Eintritt in die Elektrolysezelle erforderlich.
Lässt sich Meerwasser oder aufbereitetes Abwasser als Speisewasser für die Elektrolyse verwenden?
Ja. Jede Wasserquelle erfordert besondere Aufmerksamkeit auf spezifische Wasserbestandteile, und Schwankungen in der Zulaufwasserqualität müssen berücksichtigt werden. Generell gilt, dass bei Abwasser besondere Aufmerksamkeit auf Nährstoffe und Mikroorganismen, die Biofouling verursachen können, sowie auf die Belastung mit organischen Stoffen erforderlich ist, während bei Meerwasser eine hohe Ionenretention im Vordergrund steht.
Wie wirkt sich die Wasserqualität auf die Lebensdauer der Elektrolyseure aus?
Die von den Herstellern von Elektrolyseuren angegebene Lebensdauer hängt maßgeblich von der Einhaltung der Wasserqualitätsanforderungen ab. Schon geringe Mengen unerwünschter Ionen und Moleküle im Wasser können zu irreversiblen Schäden an den Elektrolyseuren führen.
Wie erreiche ich die erforderliche Wasserqualität für die Elektrolyse?
In der Regel muss das Rohwasser zunächst auf Trinkwasserqualität aufbereitet werden. Anschließend wird das Wasser enthärtet, um Ablagerungen (Scaling) zu verhindern. In der darauffolgenden Umkehrosmose werden Ionen, organische Stoffe und Kolloide weitgehend entfernt. Danach erfolgt die Entgasung. Je nach Anforderungen des Elektrolyseurs kann das Wasser abschließend poliert werden.
Aus welchem Material sollte die Pumpe für mein Wasserstoffsystem hergestellt werden?
Da es sich um die Herstellung von Reinstwasser für das Wasserstoffsystem handelt, muss die Pumpe aus rostfreiem Stahl bestehen, um eine Eisenkontamination zu vermeiden.
Muss ich bei der Wasserstoffproduktion die Möglichkeit der Elektrokorrosion in der Pumpenwellendichtung in Betracht ziehen?
Ja, Elektrokorrosion kann beim Pumpen von Reinstwasser auftreten. Um dies zu verhindern, können Materialien wie Siliziumkarbid und Wolframkarbid aufgrund ihrer Haltbarkeit und Beständigkeit verwendet werden.
Welche Projektgrößen deckt Grundfos Water Treatment ab?
Wir sind im Bereich von kleinen 1-10 Megawatt-Anlagen bis hin zu großen Gigawatt-Anlagen tätig.
Welche Pumpengrößen bietet Grundfos für die Wasserstoffproduktion an?
Grundfos bietet eine breite Palette von Pumpengrößen für Wasserstoffproduktionsprozesse. Dazu gehören kleine CRN-Pumpen mit einer Kapazität von 1 m3/h bis zu großen NBG-Pumpen mit einer Kapazität von 1000 m3/h. Weitere Details finden Sie im Prozessdiagramm.
Wenn Sie mehr wissen möchten, wenden Sie sich bitte an uns.
Sicherstellung eines reibungslosen Elektrolyseurbetriebs durch fortschrittliche Wasseraufbereitung
Die Aufrechterhaltung der richtigen Wasserqualität ist für den effizienten und zuverlässigen Betrieb der Polymerelektrolyt-Elektrolysegeräte (PEM) unerlässlich. Unreinheiten im Wasser können Korrosion beschleunigen, Effizienz reduzieren und kritische Komponenten beschädigen, was zu erhöhten Wartungskosten und Betriebsstillständen führt. Mit unseren fortschrittlichen Wasseraufbereitungslösungen für PEM-Elektrolysegeräte haben wir bei ihrer gesamten grünen Wasserstoffproduktion alles für Sie abgedeckt.
Wasser nach PEM Qualität behandeln und verarbeiten
- Entfernt Kalzium und Magnesium aus dem Wasser, was das Verstopfen von RO-Membranen verhindert.
- Verhindert Calciumablagerungen in Rohrleitungen, Dampfkesseln, Warmwasseranlagen, Wärmetauschern und Kühltürmen.
- Verbessert einen zuverlässigen Betrieb und verlängert die Lebensdauer anderer Einheiten.
- Demineralisiertes Wasser durch Membranfiltration für Speisewasser in Reinstwasserqualität.
- Entfernt mehr als 98 % der gelösten Salze, Mikroorganismen, Bakterien und die meisten organischen Substanzen und reduziert so die mikrobielle Korrosion.
- RO-PLUS Wasserspartechnik für eine Rückgewinnungsrate von bis zu 90% verfügbar.
- Ausgestattet mit einer E-Pumpe für hohe Energieeffizienz.
- Entfernt gelöste Gase aus dem Wasser, ohne Chemikalien zu verwenden.
- Druckluft wird als Stripping-Gas verwendet.
- Reduziert den CO2-Gehalt signifikant, was zu einer geringeren Leitfähigkeit des Wassers führt.
- Wird nach der Umkehrosmose zum Polieren von RO Permeat verwendet.
- Niedrige Leitfähigkeitsstufen, TOC-Werte und niedrigen Kieselsäuregehalt erhalten.
- Elektrochemische Regeneration für einen kontinuierlichen Prozess ohne Bedarf an Chemikalien- oder Harzaustausch.
- Alternative zu einem herkömmlichen Mischbett-Polierer in der Zusatzwasser-Aufbereitungsabfolge.
- Wird zum Polieren von Zusatzwasser in Reinstwasserqualität und kontinuierlichen Polieren im PEM Verfeinerungskreislauf verwendet.
- Sichert Leitfähigkeit unter 0,1 μS/cm.
- Keine chemische Lagerung erforderlich aufgrund der Off-Site-Regeneration außerhalb des Standorts.
- Erhältlich in Standard-PPA-Beschichtung für Zusatzwasser und in Edelstahl ohne Beschichtung für den Veredelungskreislauf.
- Ausgewählte Harze für Zusatzwasser und Veredelungskreisläufe.
European Energy hat die weltweit erste großflächige kommerzielle E-Methanol-Produktionsanlage in Kassø, Aabenraa, Dänemark eröffnet. Grundfos Water Treatment lieferte die Wasseraufbereitungslösung für den 50 MW PEM-Elektrolyseur, der eine stetige Versorgung mit 10.000 Litern Reinstwasser pro Stunde mit einer Leitfähigkeit unter 0,1 μS/cm erfordert. Laden Sie sich die Fallstudie herunter, um mehr über die Wasseraufbereitungslösung zu erfahren.
Die Wasseraufbereitung macht nur etwa 1% der Gesamtkapitalkosten eines Elektrolyseursystems aus. Die Vernachlässigung einer ordnungsgemäßen Wasseraufbereitung kann jedoch den gesamten Betrieb gefährden. Mit anderen Worten: Während Investitionen in eine gute Wasseraufbereitung möglicherweise keinen signifikaten Einfluss auf den Geschäftsfall haben, kann eine schlechte Umsetzung zu Misserfolgen und erheblichen Verlusten führen.
Aufrechterhaltung von Reinstwasser zur Erzielung von Spitzenleistungen in PEM-Elektrolyseuren
Bei der Elektrolyse verändert sich die Zusammensetzung des Wassers, was schädliche Ionen in den DI-Wasserkreislauf entlässt. Um eine Kontamination zu vermeiden, ist es unerlässlich, das Reinstwasser kontinuierlich zu behandeln. Dies wird durch die Verarbeitung eines Seitenstroms des DI-Wasserkreislaufs in einem Verfeinerungskreislauf erreicht, was typischerweise Demineralisierung und Partikelfiltration beinhaltet.
Als allgemeine Richtlinie gilt, dass der Verfeinerungskreislauf in PEM-Systemen einen Durchfluss von 1–5 % des DI-Wasserkreislaufs bewältigen sollte, um optimale Leistung und Effizienz sicherzustellen.
Entdecken Sie die besonderen Herausforderungen der spezifischen Wasseraufbereitung bei PEM-Elektrolyseuren.
Das für die Elektrolyse verwendete Wasser muss von höchster Qualität sein. Die Aufbereitung des Speisewassers auf die erforderliche Qualität ist jedoch nur die halbe Miete. Ebenso elementar wichtig ist die Aufrechterhaltung dieser hohen Wasserqualität während der Zirkulation im Elektrolyseur. Dieses Whitepaper untersucht die Dynamik des Wassers im Elektrolyseur und die Auswirkungen auf die Wasseraufbereitung in einem Veredelungskreislauf.
FAQ – Wasseraufbereitung und Wasserstoffproduktion
Welche Wasserqualität benötige ich für meinen Elektrolyseprozess?
Die erforderliche Wasserqualität hängt vom Elektrolyseverfahren (alkalisch oder PEM) und den Spezifikationen ab, welche der Anlagenhersteller vorgibt. Die Leitfähigkeit kann zwischen 0,056 und 5 µS/cm liegen. Je nach verwendeter Technologie haben jedoch viele Substanzen einen Einfluss auf den Elektrolyseprozess.
Wo benötige ich eine Wasseraufbereitung?
Sowohl bei der PEM als auch bei der alkalischen Elektrolyse ist eine Aufbereitung des Zusatzwassers erforderlich. Bei der PEM-Elektrolyse ist zudem eine kontinuierliche Reinigung des Wassers nach Eintritt in die Elektrolysezelle erforderlich.
Ist EDI oder Mischbett besser zum Polieren geeignet?
Ob EDI oder Mischbett die bessere Wahl ist, hängt davon ab, ob mit Zusatzwasser oder mit internem Wasser poliert werden soll. EDI hat tendenziell höhere Investitionskosten, dafür entfällt die Regeneration bzw. der Austausch der verbrauchten Harze.
Welches Harz ist zum Polieren von Wasser für die Elektrolyse geeignet?
Ein sicherer Elektrolyseprozess ist ausschließlich mit einem geeigneten Ionenaustauscherharz gewährleistet. Die Verwendung eines ungeeigneten Harzes kann zu irreversiblen Schäden am Elektrolysestack führen.
Welche Projektgrößen deckt Grundfos Water Treatment ab?
Wir sind im Bereich von kleinen 1-10 Megawatt-Anlagen bis hin zu großen Gigawatt-Anlagen tätig.
Wenn Sie mehr wissen möchten, wenden Sie sich bitte an uns.
Mit Reinstwasser Spitzenleistungen in der alkalischen Elektrolyse erzielen
Die Sicherstellung von Reinstwasser ist für die optimale Leistung und Langlebigkeit alkalischer Wasserelektrolyseure unerlässlich. Eine ordnungsgemäße Wasseraufbereitung entfernt unerwünschte Verunreinigungen und Verbindungen, die den Elektrolyseprozess beeinträchtigen könnten. Dadurch werden die Gesamtkosten der Wasseraufbereitung minimiert, da die Ansammlung von Schadstoffen im System verhindert wird.
Entdecken Sie unsere fortschrittlichen Wasseraufbereitungstechnologien, entwickelt für eine nachhaltige und effiziente Wasserstoffproduktion durch die Aufrechterhaltung der erforderlichen Wasserqualität für den alkalischen Elektrolyseprozess .
Aufbereitung und Behandlung von Wasser bis zur alkalischen Qualität
- Entfernt Kalzium und Magnesium aus dem Wasser, was das Verstopfen von RO-Membranen verhindert.
- Verhindert Calciumablagerungen in Rohrleitungen, Dampfkesseln, Warmwasseranlagen, Wärmetauschern und Kühltürmen.
- Verbessert einen zuverlässigen Betrieb und verlängert die Lebensdauer anderer Einheiten.
- Demineralisiertes Wasser durch Membranfiltration für Speisewasser in Reinstwasserqualität.
- Entfernt mehr als 98 % der gelösten Salze, Mikroorganismen, Bakterien und die meisten organischen Substanzen und reduziert so die mikrobielle Korrosion.
- RO-PLUS Wasserspartechnik für eine Rückgewinnungsrate von bis zu 90% verfügbar.
- Ausgestattet mit einer E-Pumpe für hohe Energieeffizienz.
HySynergy I 20MW ist eines der größten Projekte zur Herstellung von grünem Wasserstoff in Europa und wird von Everfuel geleitet. Die Grundfos-Wasseraufbereitungslösung in der HySynergy-Anlage besteht aus einer Enthärtung durch Ionenaustausch und einer zweistufigen Umkehrosmose, um das Qualitätsniveau des Zusatzwassers zu erreichen.
Viele werden sagen, dass 5 μS/cm die untere Leitfähigkeitsgrenze für die alkalische Standardelektrolyse sein sollte, aber was wir heute im Markt beobachten, ist ein Trend hin zu höheren Anforderungen an die Wasserqualität – auch für die alkalische Elektrolyse.
Aufrechterhaltung von Reinstwasser zur Verbesserung der Effizienz der alkalischen Elektrolyse
Die Bildung von Partikeln im Speisewasser kann den Elektrolyser verstopfen und zu Betriebsstillständen führen. Um dies zu verhindern, muss der gesamte Fluss in einem Verfeinerungskreislauf behandelt werden, um die Wasserqualität im Elektrolyser zu erhalten.
Dieses Whitepaper erläutert die Dynamik des Wassers im Elektrolyseur und bietet Ihnen wertvolle Einblicke in die Wasseraufbereitung für die alkalische Elektrolyse.
FAQ – Wasseraufbereitung und Wasserstoffproduktion
Welche Wasserqualität benötige ich für meinen Elektrolyseprozess?
Die erforderliche Wasserqualität hängt vom Elektrolyseverfahren (alkalisch oder PEM) und den Spezifikationen ab, welche der Anlagenhersteller vorgibt. Die Leitfähigkeit kann zwischen 0,056 und 5 µS/cm liegen. Je nach verwendeter Technologie haben jedoch viele Substanzen einen Einfluss auf den Elektrolyseprozess.
Wo benötige ich eine Wasseraufbereitung?
Sowohl bei der PEM als auch bei der alkalischen Elektrolyse ist eine Aufbereitung des Zusatzwassers erforderlich. Bei der PEM-Elektrolyse ist zudem eine kontinuierliche Reinigung des Wassers nach Eintritt in die Elektrolysezelle erforderlich.
Welche Projektgrößen deckt Grundfos Water Treatment ab?
Wir sind im Bereich von kleinen 1-10 Megawatt-Anlagen bis hin zu großen Gigawatt-Anlagen tätig.
Wenn Sie mehr wissen möchten, wenden Sie sich bitte an uns.