В немецком городе Арнштадт, земля Тюрингия, 27 мая 2025 года состоялось знаковое событие для мировой энергетики: компании thyssenkrupp nucera и Fraunhofer IKTS официально запустили первую пилотную линию по производству электролизных стеков на основе твердооксидных электролитических ячеек (SOEC). На церемонии открытия присутствовали высокопоставленные представители науки, политики и промышленности, включая премьер-министра Тюрингии, профессора Марио Фогта, что подчеркивает значимость проекта для региона и страны в целом.
Это событие знаменует переход на новый, плановый этап стратегического партнерства между Fraunhofer IKTS, ведущим исследовательским институтом, и thyssenkrupp nucera, поставщиком эффективных технологий электролиза для производства «зеленого» водорода. Соглашение о стратегическом сотрудничестве с целью разработки SOEC-электролизеров нового поколения было подписано сторонами в Арнштадте в марте 2024 года. Опираясь на фундаментальные исследования Fraunhofer IKTS, thyssenkrupp nucera совместно с институтом будет совершенствовать технологию SOEC для промышленного производства стеков, предназначенных для получения «зеленого» водорода в крупных масштабах. Внедрение высокотемпературного электролиза существенно расширяет портфель водородных технологий thyssenkrupp nucera для индустриальных применений.
Электролизные стеки, являющиеся сердцем будущих SOEC-электролизеров от thyssenkrupp nucera, будут производиться на пилотной установке, спроектированной и построенной Fraunhofer IKTS. На начальном этапе пилотная линия будет выпускать стеки небольшими партиями, с целевой производственной мощностью 8 МВт в год. Это позволит отработать технологические процессы и подготовиться к полномасштабному производству.
Технология стеков SOEC основана на использовании кислородпроводящего керамического электролитного субстрата с двумя электродами. Эти элементы собираются в многослойную структуру вместе с соединительными элементами – интерконнекторами из хром-железного сплава (CF). Применение CF-сплава в технологии SOEC обеспечивает высокую коррозионную стойкость, оптимизированные характеристики при термических циклах и высокую долговременную стабильность при температурных колебаниях. Кроме того, конструкция стека требует минимального количества компонентов. Дизайн ячеек SOEC также идеально подходит для высокоавтоматизированного серийного производства, что в будущем, при переходе к крупносерийному выпуску, позволит производить высокотемпературные электролизеры по конкурентоспособной цене.
Инновационная технология высокотемпературного электролиза SOEC открывает перед промышленными предприятиями возможность производить «зеленый» водород с исключительно высокой эффективностью. Это достигается за счет того, что при высоких температурах для расщепления водяного пара требуется значительно меньше электроэнергии. Внедрение коммерческих высокотемпературных электролизеров в производственные процессы, генерирующие большие объемы отходящего тепла, например, в металлургии, способно снизить потребление электроэнергии на 20-30% по сравнению с другими технологиями электролиза.
Ключевым преимуществом технологии SOEC является также возможность утилизации промышленного CO2 в качестве сырья. Вместе с «зеленым» водородом углекислый газ может быть преобразован в «зеленый» синтез-газ. Этот синтез-газ, в свою очередь, служит основой для производства экологически чистого химического сырья и электронного топлива (e-fuels), что представляет собой уникальное торговое предложение с огромным потенциалом для энергетического перехода и декарбонизации промышленности.
«Выдающиеся характеристики технологии SOEC побудили нас совместно с нашим стратегическим партнером Fraunhofer IKTS довести высокотемпературный электролиз до рыночной зрелости. Мы убеждены в преимуществах этой технологии электролиза для производства «зеленого» водорода. Она сыграет центральную роль в новой, климатически дружественной структуре энергопотребления», – заявил доктор Вернер Пониквар, генеральный директор thyssenkrupp nucera.
«Интегрируя технологию SOEC с источниками промышленного отходящего тепла или напрямую генерируя синтез-газ из воды и CO2, компании могут максимизировать эффективность производства «зеленого» водорода и эффективно реализовывать свои стратегии декарбонизации. Эти уникальные преимущества делают технологию SOEC настоящим прорывом», – добавил профессор Александр Михаэлис, директор Fraunhofer IKTS.
Эксплуатация пилотной производственной линии позволит накопить необходимый опыт, который будет использован при строительстве полностью автоматизированного, крупномасштабного промышленного предприятия по выпуску высокопроизводительных SOEC-стеков. Этот шаг приближает создание устойчивой водородной экономики и достижение климатических целей.