"Jetzt oder nie."

Das Herz eines Elektrolyseurs ist der Stack, in dem Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird. Einige Unternehmen haben sich auf die Produktion von Stacks spezialisiert. Eines von ihnen ist WEW, ein Start-up, das Anfang 2021 von Dr. Wiebke Lüke, Dr. Gregor Polcyn und Dr.-Ing. Lukas Lüke gegründet und schnell Teil des Wasserstoff-Leitprojekts H2Giga wurde. Von 2016 bis 2020 war Dr. Lüke in der Technologie-, Innovations- und Nachhaltigkeitsabteilung von thyssenkrupp beschäftigt; zuvor hatte sie für sieben Jahre im Forschungszentrum Jülich gearbeitet. Wie es um ihr Unternehmen, die Elektrolyseurbranche und den Wasserstoffmarkt im Allgemeinen steht, verrät sie im Interview.


gwf: Frau Lüke, warum fokussiert sich WEW auf die Stack-Produktion?

Wiebke Lüke: Weil der Stack die größte und wichtigste Einzelkomponente eines Elektrolyseurs darstellt. Er allein ist für mehr als 40 % der Investitionskosten verantwortlich. Wenn man eine Elektrolyseanlage zum Beispiel auf das doppelte Produktionsvolumen vergrößern möchte, muss die Stackgröße ebenfalls verdoppelt werden. Alle anderen Komponenten skalieren nicht linear, sondern höchstens mit einem Faktor von 1,1 oder 1,2. Je größer also die Anlage ist, desto höher sind die Kosten, die auf den Stack als Einzelkomponente fallen. Da liegt ein hohes Kostensenkungspotenzial für CAPEX.

gwf: Und wie werden Sie das heben?

Lüke: Drei Hauptpunkte sind dafür entscheidend: Die Senkung des Materialverbrauchs, der Verzicht auf Edelmetalle und eine hochautomatisierte Fertigung. Durch diese Faktoren können wir unsere Stacks günstiger fertigen als unsere Mitbewerber. Nutzt ein Anlagenbauer unsere Stacks, kann er die fertigen Elektrolyse-Anlagen günstiger verkaufen. Das senkt wiederum die Investitionskosten für Wasserstoffproduzenten und damit die Gestehungskosten des grünen Wasserstoffs.

gwf: Auf welche Elektrolysetechnologie setzen Sie?

Lüke: Es gibt vier große Technologien der Wasserelektrolyse. Als erstes wurde die alkalische Elektrolyse (AEL) entwickelt, kurz darauf folgte die PEM-Elektrolyse. Später kam die Hochtemperatur- oder SOEC-Elektrolyse hinzu. Die neueste Technologie ist die alkalische PEM oder AEM-Elektrolyse, quasi eine Kombination der ersten beiden. Da die Technologien zu unterschiedlichen Zeiten entwickelt wurden, sind sie unterschiedlich ausgereift. Aber alle produzieren Sauerstoff und Wasserstoff. Von daher unterscheiden sie sich vor allem hinsichtlich ihrer Effizienz und der typischen Anwendungsfelder. Derzeit gilt die AEL aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads und der niedrigen Kosten als Preis-Leistungs-Siegerin, daher fokussieren wir uns auf sie.

gwf: Ist die Wahl der Elektrolysetechnologie primär vom Anwendungsfall abhängig?

Lüke: Der ist zumindest ein wichtiger Faktor. Dabei geht es vor allem um die Anlagengröße. Für den Bau von Großanlagen eignen sich eher AEL und PEM, bei kleineren oder spezifischeren Anwendungsfällen kann es dementsprechend anders aussehen. Eine Wasserstofftankstelle kommt beispielsweise mit weniger als 1 MW aus. Manche Hersteller von AEL-Geräten bieten in dieser Größenordnung gar nichts an, sondern konzentrieren sich auf den höheren MW oder GW-Bereich.

gwf: Was hat die AEL denn der PEM voraus?

Lüke: Bei der PEM setzt man vor allem Membranen ein. Insbesondere PFSA-Membranen, die aufgrund ihres Fluor-Gehalts umstritten sind. In der alkalischen Elektrolyse werden dagegen eher Diaphragmen genutzt. Für die Elektroden setzt man in der PEM auf Edelmetalle wie Iridium, wohingegen bei der AEL günstigere Materialien wie Nickel zum Einsatz kommen. Daher kann sie unserer Meinung nach die Kostensenkungspotenziale deutlich eher heben.

gwf: Wo wäre das zum Beispiel der Fall?

Lüke: Nehmen Sie Saudi-Arabien, wo erneuerbarer Strom für nur einen Cent die kWh erhältlich ist. Wenn Sie hier Wasserstoff produzieren, sind die Betriebskosten sehr niedrig, weshalb die Anlagenkosten umso stärker zu Buche schlagen. Deswegen sind gerade in Gegenden, die niedrige Stromkosten bieten, die Anlageninvestitionskosten entscheidend. Denn hier können sie bis zu 50 % der Wasserstoff-Gestehungskosten ausmachen. In diesen Ländern wird man große Anlagen bauen, und diese müssen geringe Investitionskosten aufweisen.

gwf: Gibt es ein technologisches Wettrennen zwischen den Technologien?

Lüke: Nicht wirklich. Aber Fakt ist: Bei Großprojekten zwischen 1 und 2 GW, wie sie in Saudi-Arabien, den USA oder Dänemark entwickelt werden, kommt überall AEL oder PEM-Technologie zum Einsatz. Doch der Wasserstoffmarkt formiert sich noch; von einer Marktkonsolidierung sind wir mindestens noch zehn Jahre entfernt – von einer Marktsättigung ganz zu schweigen. Heute geht es eher darum, wer überhaupt liefern kann, als darum, welche Technologie sich durchsetzt.

gwf: Ist die Nachfrage demnach größer als das Angebot?

Lüke: Das ist nicht der entscheidende Punkt. Wir befinden uns zwar in einem Markthochlauf, aber zur Erreichung der Klimaziele hat die Nachfrage immer noch ein zu geringes Ausmaß. Zudem deckt sich die Marktentwicklung nicht mit der Bereitstellung der Produktionskapazitäten. Weltweit gibt es angeblich schon 11 GW Fertigungskapazität, aber installiert ist nur ein knappes GW. Die Frage ist also, wie schnell die Anlagenbauer ihre Produktionsstraßen hochfahren können, wenn die ganz große Nachfrage einsetzt. Und da gibt es, zum Beispiel bei der Ausschreibung von Projekten, schon eine gewisse Konkurrenz. Die Zahl der Mitbewerber ist aber noch überschaubar, vor allem im GW-Bereich.

gwf: Und auf diesen Bereich zielen Sie mit WEW?

Lüke: Genau. Wir bauen einen Standardstack mit einer unteren Leistungsaufnahme von ungefähr einem halben MW – das ist das Minimum. Für manche Anwendungsbereiche können wir den Stack also gar nicht anbieten. Man kann mit unseren Stacks problemlos Anlagen von 2-3 bis zu mehreren hundert MW aufbauen, aber das wirkliche Potenzial lässt sich bei großen Anlagen im GW-Bereich mit hohen Produktionskapazitäten ausschöpfen.

gwf: Gab es Projekte, bei denen Sie die Kostenreduktion demonstrieren konnten?

Lüke: In den letzten zwei Jahren haben wir uns auf die Entwicklung des Stacks und der Produktionsanlagen konzentriert. Im Rahmen von H2Giga kooperieren wir mit verschiedenen Forschungseinrichtungen. Seit Juni letzten Jahres betreiben wir am Energiecampus Goslar einen Teststand mit 150 kW Anschlusskapazität, wo die Stacks in Hinblick auf Performance und Lebensdauer optimiert werden. Dort erstellen wir auch Kostenkalkulationen, die zeigen, wie nahe wir den Zielkosten sind. Parallel errichten wir an unserem neuen Standort in Dortmund eine halbautomatisierte Musterfertigungsanlage. Ziel ist es, dort bis Ende des Jahres die Anlage in Betrieb zu nehmen und mit einer Fertigungskapazität von 50 MW Stacks zu produzieren, die wir Anfang 2024 in einem Demo-Projekt einsetzen werden. Ab 2025 wollen wir die Kapazität dann in den GW-Bereich erweitern, sofern der Wasserstoffmarkt entsprechend hochgefahren ist.

gwf: Wer werden dann Ihre Kunden sein?

Lüke: Unsere Kunden teilen sich in zwei Hauptgruppen. Die eine bilden Anlagenbauer und Systemintegratoren, die schon mit der Elektrolyse vertraut sind. Die andere, stetig wachsende Gruppe sind Unternehmen aus dem Anlagenbau, die noch keine Erfahrung mit dem Thema Wasserstoff haben. Wir versuchen, diesen Kunden den Markt zu öffnen. Wir bieten also neben dem Stack-Verkauf einen Engineering-Support an, indem wir geeignete Komponenten nennen, Empfehlungen zum Anlagen-Retrofit geben und so weiter.

gwf: Sie waren vier Jahre bei thyssenkrupp beschäftigt. Wie kam es zur Gründung eines Start-ups?

Lüke: Der Anstoß war die Nationale Wasserstoffstrategie im Juni 2020. 9 Mrd. € Finanzmittel für Wasserstoff! Meine Gründungspartner und ich haben uns damals gesagt: „Jetzt oder nie“. Allein die drei Wasserstoffleitprojekte haben ein Fördervolumen von 700 Mio. €. Das war also ein guter Startpunkt: Alle haben damals gesehen, dass Wasserstoff politisch stark unterstützt wird.

gwf: Wie ist Ihre Beziehung zur H2UB Start-up Community?

Lüke: Wir sind ungefähr zeitgleich mit dem H2UB entstanden. Da die Start-up Community beim Thema Wasserstoff in Deutschland nicht besonders groß ist, haben wir schnell viele Gemeinsamkeiten gefunden und arbeiten eng zusammen, z. B. in Form gemeinsamer Veranstaltungsauftritte. Wir vernetzen uns zudem mit den anderen Start-ups des Hubs.

gwf: War WEW eines der ersten Unternehmen, das von den Fördermitteln profitieren konnte?

Lüke: Ja, wir sind direkt in der ersten Förderrunde berücksichtigt worden. Das war für uns als Start-up ein perfektes Timing. Wir hatten vorher schon einige Investoren für uns gewinnen können, aber die Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Leitprojekts H2Giga war ein Schlüsselmoment. Sie ermöglichte uns eine schnellere Entwicklung, einmal über die zusätzlichen Finanzmittel, aber vor allem auch durch den Zugang zur Forschung: In den Leitprojekten sind Universitäten beteiligt, die große Fachexpertise mitbringen. Um diese selbst aufzubauen, bräuchten wir mindestens dreißig zusätzliche Fachkräfte.

gwf: Verschafft Ihnen die Mitgliedschaft bei H2Giga auch Zugang zur Politik?

Lüke: Durchaus. H2Giga wird beim BMBF sehr ernstgenommen, was uns als Start-up viel Gehör schafft. Im Rahmen eines Projektes kann man Entscheidungsträgern kommunizieren, was wir und unsere Kunden brauchen.

gwf: Was brauchen wir denn politisch für den Wasserstoffhochlauf?

Lüke: Mehr Tempo und mehr Pragmatismus, sowohl in Berlin als auch in Brüssel. Wir stecken bei vieldiskutierten Themen – Förderrichtlinien, RED II, Delegated Acts – einfach fest. Oder denken Sie an die Zulassung von Elektrolyseanlagen: Eine Überarbeitung der dafür zuständigen Richtlinie soll frühestens Ende nächsten Jahres kommen! Wir können uns nicht leisten, weiter in einer Wartestellung zu verharren. Das gleiche gilt für den Wasserstoffimport. Deutschland wird immer mindestens 80 % seiner Energie importieren müssen, ist aber gleichzeitig sehr streng bei Förderrichtlinien und Importkriterien. Da sollten wir mit deutlich mehr Augenmaß rangehen, auch, damit andere Staaten nicht den auf dem Markt verfügbaren grünen Wasserstoff aufkaufen. Außerdem wäre es wichtig, Wasserstoff-Förderprogramme für KMU in dezentralen Regionen Deutschlands aufzulegen. Da gibt es eine große Förderlücke: Der Mittelstand muss viel Geld in Wasserstoff investieren, um klimaneutral zu werden, ist aber größtenteils nicht an die Netze angeschlossen, um günstig Wasserstoff zu beziehen. Diese KMU bräuchten einen größeren Anreiz zur eigenen Produktion.

gwf: Was entgegnen Sie Skeptikern, die Wasserstoff für einen Irrweg halten?

Lüke: Die Skepsis ist zum Teil verständlich, weil sie aus einer großen Misskommunikation entstanden ist. Wasserstoff ist nur ein Teil der Lösung unserer Energie- und Klimaprobleme, kein Allheilmittel. Kritiker, die Wasserstoff für eine Blase halten, monieren primär, dass alle Lösungen auf Wasserstoff projiziert werden – was medial auch stark passiert. Nichtsdestotrotz wird Wasserstoff ein wichtiger Baustein sein. Wo wir weiter auf Moleküle setzen müssen – und dieser Teil macht heute 80 % unseres Energiebedarfs aus – werden grüner Wasserstoff und seine Derivate eine essenzielle Rolle spielen.