Einer offiziellen Mitteilung zufolge gab der globale Chemieriese BASF am 17. März bekannt, dass seine weltweit größte einzelne PEM-Wasserelektrolyse-Wasserstoffproduktionsanlage in Ludwigshafen, Deutschland, offiziell in Betrieb genommen wurde. Diese Wasserstoffproduktionsanlage in Industriequalität mit einer installierten Leistung von 54 Megawatt kann stabil 1 Tonne CO2-freien grünen Wasserstoff pro Stunde produzieren. Es stellt nicht nur einen neuen Rekord für Deutschlands industrielle Wasserstoffproduktionsanlagen dar, sondern ist auch ein Vorreiter bei der umfassenden Integration von Wasserstoffproduktionssystemen auf Basis erneuerbarer Energien und der chemischen Produktion.

Der Bau dieses bahnbrechenden Projekts dauerte zwei Jahre und wurde gemeinsam von BASF und Siemens Energy entwickelt. Das gesamte System integriert auf innovative Weise 72 PEM-Elektrolyse-Stacks, die rechnerisch 10.800 Normkubikmeter grünen Wasserstoff pro Stunde produzieren (die Produktionskapazität eines einzelnen Stacks beträgt 150 Normkubikmeter pro Stunde). Basierend auf durchschnittlichen jährlichen Betriebsdaten kann das Gerät die Treibhausgasemissionen von BASF jedes Jahr um 72.000 Tonnen Kohlendioxidäquivalent reduzieren, was den jährlichen Emissionen von etwa 48.000 Kraftstofffahrzeugen entspricht.

Die innovativen Highlights des Projekts spiegeln sich hauptsächlich in drei Aspekten wider: Erstens verfügt die Anwendung der Protonenaustauschmembran-Technologie (PEM) über eine höhere Leistungsdichte und dynamischere Reaktionsfähigkeiten als herkömmliche alkalische Elektrolyseure; zweitens hat das Unternehmen Pionierarbeit bei der direkten Einbindung von Wasserstoffproduktionssystemen im Megawattbereich in das chemische Produktionssystem geleistet, um eine nahtlose Integration der Wasserstoffproduktion in chemische Prozesse zu erreichen; Drittens hat das Unternehmen das weltweit erste industrietaugliche „Wasserstoff-Energieverbundnetz“ aufgebaut, das nicht nur die Versorgung mit chemischen Rohstoffen sicherstellt, sondern auch Wasserstoffenergie in die Rhein-Neckar-Region transportiert und so den Aufbau eines regionalen Ökosystems der Wasserstoffwirtschaft fördert.

Bemerkenswert ist, dass das Projekt von der deutschen Bundesregierung und den Kommunen mit 124,3 Millionen Euro gefördert wurde und BASF selbst etwa 25 Millionen Euro an Eigenmitteln aufbringen konnte. Dieses Kooperationsmodell zwischen Staat und Unternehmen dient als Referenz für die Finanzierung industrieller Dekarbonisierungsprojekte.

Ein Vergleich der Dekarbonisierungspfade in der globalen Chemieindustrie zeigt, dass China derzeit zwar die weltweit installierte Kapazität an alkalischen Elektrolyseuren dominiert, sich deren kommerzielle Anwendung jedoch noch in der Explorationsphase befindet. Im Gegensatz dazu ist BASF bei der Niedrigkarbonisierung von Rohstoffen mit einer „Zweirad-Antriebs“-Strategie führend: Einerseits bringt das Unternehmen ISCC PLUS-zertifizierte biobasierte Materialien auf den Markt und nimmt andererseits das weltweit größte Projekt für erneuerbare Wasserstoffenergie in Betrieb. Dieses kombinierte Modell zur Kohlenstoffreduzierung aus „grünem Wasserstoff + biobasiert“ bietet eine innovative Lösung für die chemische Industrie.

Auch heimische Unternehmen beschleunigen die Umstellung auf eine kohlenstoffarme Rohstoffversorgung. Zu den typischen Fällen zählen die Unterstützung von PetroChina Blue Ocean New Materials beim Bau von zwei Wasserstoff-Produktionsanlagen durch Wasserelektrolyse mit einer Kapazität von 1.000 Nm³/h für die POE-Produktion sowie die Planung einer Produktionskapazität von 400.000 Tonnen grünem Wasserstoff in Verbindung mit Methanol für die Olefinproduktion am Standort Innere Mongolei von Baofeng Energy. Diese Untersuchungen deuten darauf hin, dass sich Chinas Chemieindustrie auf die Phase der „tiefen Dekarbonisierung von grünem Wasserstoff“ zubewegt.

Im Hinblick auf die technologischen Reserven hat BASF ein Materialsystem für die gesamte Wasserstoff-Energiewirtschaftskette aufgebaut. Die Polysulfonmaterialien der Ultrason®-Reihe können sowohl für Verbundmembransubstrate von Elektrolyseuren als auch als Ersatz für Metallpolrahmen von Brennstoffzellen verwendet werden. Diese domänenübergreifende Materialinnovation senkt die Herstellungskosten von Wasserstoffenergieanlagen effektiv. Es ist erwähnenswert, dass sich der Lokalisierungsprozess von Verbundmembranen für den Hausgebrauch zwar beschleunigt hat, das Problem der unzureichenden Anpassungsfähigkeit bestehender Elektrolyseursysteme jedoch noch immer durch gemeinsame Anstrengungen der Industriekette überwunden werden muss.

Branchenexperten wiesen darauf hin, dass die großindustrielle Anwendung der PEM-Elektrolysetechnologie den Beginn einer neuen Ära der „grünen Wasserstoffsubstitution“ für die chemische Industrie markiert. Mit der Weiterentwicklung der globalen Kohlenstofftarifpolitik werden kohlenstoffarme Rohstoffe wie grüner Wasserstoff zu einem Schlüsselfaktor für die internationale Wettbewerbsfähigkeit chemischer Produkte. Der technologische Durchbruch von BASF festigt nicht nur ihre Führungsrolle in der nachhaltigen Chemie, sondern bietet auch einen replizierbaren technologischen Weg zur Dekarbonisierung der globalen Schwerchemieindustrie.