AWEC++

Das Projekt AWEC++ zielt darauf ab, die alkalische Wasserelektrolyse (AEL) der nächsten Generation zu entwickeln, um die Herstellung von grünem Wasserstoff effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Im Rahmen der Technologieoffensive „Wasserstoff“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) wird das Projekt von einem Konsortium aus führenden Industrie- und Forschungspartnern umgesetzt. 

Ziele des Projekts: AWEC++ fokussiert sich auf die Entwicklung von Elektrolysezellen, die bei höheren Temperaturen (bis zu 180 °C) und Druckbedingungen (bis zu 35 bar) stabil bleiben. Durch diese Innovation wird eine deutlich höhere Leistungsdichte (> 1000 mA cm-2) erreicht, was die Effizienz und die Wirtschaftlichkeit der Wasserstoffproduktion verbessert. Das Herzstück dieser Elektrolysezellen ist ein neuartiges Stack-Design mit keramischen, plasmagespritzten Membran-Elektroden-Anordnungen (MEAs) sowie laminierten 3D-Elektroden und speziell prozessierten Bipolarplatten. 

Die Weiterentwicklung der Technologie ermöglicht: 

1. Halbierung der Investitionskosten (CAPEX) durch höhere H2-Produktionsraten bei konstanten Kosten. 
2. Dynamische Anpassung an volatile erneuerbare Energien, was eine schnelle Reaktion (innerhalb von 500 Millisekunden) ermöglicht. 
3. Skalierbare Produktion mit nachhaltigen, automatisierbaren Prozessen für über 150 GW installierte Leistung. 

Projektkonsortium: Das Konsortium besteht aus führenden Unternehmen wie Paul GmbH & Co. KG, MUW Screentec GmbH, Fraunhofer IKTS, Merkle CAE Solutions GmbH, SITEC Industrietechnologie GmbH sowie AP-Miniplant GmbH & Co. KG. Unterstützt wird das Projekt von assoziierten Partnern wie SAMAG Saalfelder Werkzeugmaschinen GmbH, RWE Generation SE und dem WIR!-Bündnis h2-well. 

Innovationsfokus: Die Kombination von neuen Materialien und Fertigungstechnologien ermöglicht die Herstellung von Wasserstoff mit geringeren Kosten und einer besseren Umweltbilanz. Durch den Verzicht auf teure Edelmetalle und eine hohe Recycelbarkeit der Materialien trägt AWEC++ zur nachhaltigen Energiegewinnung bei. 

Das Projekt läuft von August 2022 bis Juli 2025 und zielt darauf ab, einen 20-kW-Demonstrator zu entwickeln, der die nächste Generation der alkalischen Elektrolyse darstellt und die Grundlagen für die industrielle Produktion schafft. 

Die Rolle von Merkle CAE Solutions im AWEC++-Projekt liegt in der Simulation und Analyse der Elektrolyseprozesse sowie der Entwicklung und Optimierung der Komponenten für die anspruchsvolle alkalische Elektrolyse. Konkret fokussiert sich Merkle CAE Solutions auf folgende Aufgaben: 

1. Simulation von elektrochemischen und strömungsmechanischen Prozessen: 

• Merkle CAE Solutions unterstützt das Projekt durch die Simulation des Verhaltens der Elektrolysezellen und des Stacks. Dies umfasst strukturmechanische und strömungsmechanische Analysen, um sicherzustellen, dass die Komponenten den extremen Betriebsbedingungen (hohe Temperaturen und Drücke) standhalten. 
• Wir helfen bei der Optimierung von Druckverlusten, der Kühlung, der Gasströme und der elektrischen Leitfähigkeit innerhalb des Stacks. 

2. Unterstützung bei der Entwicklung und Validierung von Komponenten: 

• Merkle CAE Solutions führt simulationsbasierte Tests durch, um zu untersuchen, wie verschiedene Materialien und Designs unter realen Betriebsbedingungen funktionieren. Dies schließt die Endplatten und Bipolarplatten ein, die mechanische Stabilität und Anpressdruck für den Elektrolyse-Stack sicherstellen müssen. 

3. Validierung des Stack-Designs: 

• Wir simulieren die Leistung des gesamten Elektrolyse-Stapels (Stacks) und tragen dazu bei, dass das Design in der Praxis effizient arbeitet und sicher betrieben werden kann. 

4. Langzeitanalysen und Betriebssimulationen: 

• Merkle CAE Solutions führt Betriebssimulationen des Elektrolyseurs durch, um die Stabilität und Effizienz über lange Betriebszeiten zu testen. Diese Simulationen helfen, potenzielle Probleme wie Korrosion, Materialermüdung und Leistungsverluste frühzeitig zu identifizieren. 

Insgesamt spielt Merkle CAE Solutions eine entscheidende Rolle dabei, die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Elektrolyseure sicherzustellen und die Skalierung auf industrielle Anwendungen zu ermöglichen.