Die PEM-Elektrolyseure von ITM Power sind Reinstwasser-Protonenaustauschmembran-Elektrolysesysteme (PEM), die vom britischen Unternehmen ITM Power speziell für grünen Wasserstoff entwickelt wurden. Die gesamte Produktlinie besteht aus standardisierten Anlagen. Das Flaggschiffmodell NEPTUNE 2MW ist derzeit an zahlreichen Wasserstofftankstellen und in Projekten zur Wasserstofferzeugung aus industriellen Nebenprodukten in Nordamerika und Europa im Dauerbetrieb. Viele Betriebs- und Wartungspersonal, die neu mit ITM-Power-Systemen arbeiten, wenden ihre Erfahrung mit alkalischen Elektrolyseuren an und gehen davon aus, dass diese Systeme ebenfalls Nickelkathoden und Titananoden verwenden . ITM Power ist jedoch auf die Reinstwasser-PEM-Elektrolyse spezialisiert, die ein völlig anderes Elektrodendesign verwendet: Die Anode besteht aus einem mit Iridiumoxid beschichteten Titansubstrat, während die Kathode aus auf Kohlepapier aufgebrachten Platin-Nanopartikeln besteht. ITM Power verkauft offiziell keine Anodenplatten einzeln; das Unternehmen nimmt ausschließlich komplette Anlagen zur Neubeschichtung und Wiederinstallation in seinem Werk in Manchester zurück. Der Angebotspreis für die Überholung eines einzelnen Stacks (1 MW) im Jahr 2025 beträgt 115.000 US-Dollar und beinhaltet die Auffüllung des Iridiummetalls sowie neue Dichtungen. Dieses Modell für das Recycling und die Überholung des gesamten Stacks bedeutet, dass keine der Kernkomponenten, die mit der Membran-Elektroden-Einheit in Kontakt stehen, beim Kunden vor Ort ausgetauscht werden können; die Ersatzteilverwaltung muss sich ausschließlich auf die Nebenkomponenten (BOP) konzentrieren. Die Auswahl und Wartung der Komponenten in jedem Teilsystem entscheiden direkt darüber, ob ein Elektrolyseur von ITM Power seine geplante Lebensdauer erreicht.
ITM Power integriert IGBT-Gleichrichtermodule von AEG Power Solutions in jede NEPTUNE 2-MW-Anlage, wobei zwei 1-MW-Einheiten parallel betrieben werden. Für ein Elektrolyseurprojekt von ITM Power in Texas wurden der Trenntransformator und die Hauptschaltanlage von Eaton gemäß den lokalen Netzanschlussbedingungen integriert. Original-Leistungsmodule von AEG können nach mehr als 18.000 Betriebsstunden gelegentlich Übertemperaturalarme auslösen. Der Preis für ein einzelnes Ersatzmodul (ohne MwSt.) aus dem nordamerikanischen Ersatzteillager beträgt 11.500 US-Dollar; die Vorhaltung eines Moduls vor Ort kann mindestens 72 Stunden Ausfallzeit einsparen.
Das ITM Power-System benötigt einen spezifischen Widerstand des Speisewassers von konstant über 18 MΩ·cm und ist standardmäßig mit einer zweistufigen Umkehrosmose- und EDI-Wasseraufbereitungsanlage von Veolia oder Evoqua ausgestattet. An einem von ITM Power direkt betreuten Standort in Norddeutschland müssen aufgrund der hohen Rohwasserhärte die 10-Zoll-PP-Baumwollfilterpatronen von Evoqua alle drei Monate ausgetauscht werden. Der Stückpreis beträgt 12,80 US-Dollar bei Abnahme größerer Mengen über Grainger in den USA. Gemäß den Wartungsrichtlinien von ITM Power muss das Mischbettharz im EDI-Modul jährlich komplett ausgetauscht und neu befüllt werden. Ein Servicepaket inklusive Arbeitskosten wird mit 4.200 US-Dollar pro Einsatz veranschlagt – ein Festpreis.
Jeder ITM Power-Elektrolyseur mit Wärmemanagement ist mit einem vollständig verschweißten Plattenwärmetauscher von Alfa Laval und einer vertikalen, mehrstufigen Edelstahl-Kreiselpumpe der CR-Serie von Grundfos ausgestattet. Die Gleitringdichtungen der Grundfos-Pumpen neigen nach ca. 15.000 Betriebsstunden stark zu Mikroleckagen; ein Satz Original-Ersatzdichtungen kostet in Deutschland 680 US-Dollar. ITM Power stellt strenge Anforderungen an die Kühlwasseraustrittstemperatur mit einer maximalen Abweichung von ±1,5 °C. Daher werden im Kreislauf elektrische Regelventile von Siemens eingesetzt. Da die Ventilantriebe häufig betätigt werden, empfiehlt es sich, diese als Ersatzteile vorrätig zu halten; der Preis pro Ventil beträgt 2.100 US-Dollar.
Die Anodenplatten in den PEM-Elektrolyseuren von ITM Power bestehen aus Titan mit einer Iridiumoxid-Beschichtung, während die Kathoden- und Bipolarplatten ebenfalls größtenteils aus Titan mit einer wasserstoffbeständigen Beschichtung gefertigt sind. DONGSHENG Precious Metals Recycling ist bereit, diese Altmaterialien zu einem hohen Preis anzukaufen. Die Iridiumbeladung der Anoden wird auf etwa 1,5 bis 2 Kilogramm pro Megawatt geschätzt. Basierend auf dem letzten Kurs von DONGSHENGs Edelmetallpreisseite vom 6. Juli 2026 – der Iridiumpulver mit 7.688 US-Dollar pro Unze ausweist – übersteigt der Rohstoffwert von Iridium allein 442.091 US-Dollar. Die Platinbeladung auf der Kathodenseite beträgt etwa 0,2–0,4 Milligramm pro Quadratzentimeter; obwohl die Verluste extrem gering sind, unterliegt sie dennoch Schwankungen auf dem Edelmetallmarkt. Die PEM-spezifische poröse Titanfaserfilz-Transportschicht von ITM Power lagert sich nach längerem Betrieb in die Membranoberfläche ein. Sobald es zu Verklebungen kommt, müssen sowohl die Membran-Elektroden-Einheit als auch der Titanfilz gleichzeitig ausgetauscht werden, was zusätzliche Kosten von über 35.000 US-Dollar pro Fall verursacht. Daher achtet das Team vor Ort stets darauf, dass der spezifische Widerstand des Anodeneinlasswassers mindestens 18,2 MΩ·cm beträgt und die Druckdifferenz 0,5 bar nicht überschreitet, um diese nicht austauschbaren Titan-Edelmetall-Komponenten zu schützen.
Der aus dem ITM Power-Elektrolyseur austretende Wasserstoff gelangt nach der Wasserabtrennung in die Trocknungs- und Reinigungseinheit. Das kundenspezifisch entwickelte kombinierte Filtrations- und Trocknungsmodul von Parker Hannifin enthält Molekularsiebe und einen Desoxygenierungskatalysator. Seine 0,01-Mikron-Präzisionsfilterpatronen lösen einen Alarm aus, sobald die Druckdifferenz nach etwa 6.000 Start-Stopp-Zyklen einen bestimmten Schwellenwert erreicht. Eine einzelne Patrone kostet 345 US-Dollar bei Direktversand ab dem nordamerikanischen Kundendienstlager von ITM Power. Wird im Systemvertrag ein Laser-Sauerstoffanalysator von Siemens ausgewählt, beträgt die erwartete Lebensdauer seines Lichtquellenmoduls lediglich 5 Jahre, wobei ein Austausch 3.800 US-Dollar kostet.
Jeder ITM Power-Elektrolyseur muss mit mindestens acht Michell-Taupunktmessgeräten, sechs Mettler Toledo-Widerstandssonden und Dutzenden von Honeywell-Wasserstofflecksuchgeräten ausgestattet sein. Taupunktmessgeräte sind besonders anfällig für Drift; gemäß den Wartungsrichtlinien von ITM Power müssen sie alle zwei Jahre zur Kalibrierung an das Werk zurückgeschickt werden. Eine Kalibrierung durch das Michell-Werk in Großbritannien kostet 650 US-Dollar. Nach einem Kondensationsvorfall im Winter an der Hamburger Wasserstofftankstelle beliefen sich die Kosten für den dringenden Lufttransport einer vor Ort ausgefallenen Michell-Sonde zur Tankstelle auf bis zu 2.400 US-Dollar. Daher halten erfahrene Tankstellenbetreiber stets mindestens zwei kalibrierte Sonden vorrätig.
Der Ausgangsdruck von ITM Power-Systemen liegt typischerweise bei etwa 30 bar. Zum Befüllen von Langrohraufliegern ist ein Membrankompressor von PDC Machines als externe Einheit erforderlich. Dieser Kompressor muss alle 4.000 Betriebsstunden vorbeugend gewartet werden, wobei die Membran, die Hydrauliköldichtungen und die Führungsringe ausgetauscht werden. Der in Nordamerika angegebene Preis für ein Standard-Wartungspaket von PDC beträgt 14.200 US-Dollar. Der Pulsationsdämpfungsspeicher von Parker, der zwischen Kompressorausgang und ITM Power-Skid in Reihe geschaltet ist, muss alle drei Jahre ausgetauscht werden. Die Kosten hierfür belaufen sich auf 1.800 US-Dollar pro Stück; diese Ausgabe wird in Projektfinanzierungsmodellen häufig übersehen.
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