Wasserstoffherstellung: Warum die Netzqualität bei der Elektrolyse zählt
Bei der Wasserstoffherstellung ist Strom der wichtigste Kostenfaktor. Gleichrichter, Verdichter, Kühlung und Pumpen bringen Störfaktoren ins Netz. Was die ESO-Anlage dagegen tut - und wo ihre Grenzen liegen.
Wer Wasserstoff herstellt, kauft vor allem Strom. Die Strombezugskosten der Elektrolyse sind der wichtigste Einflussparameter für die Gestehungskosten von grünem Wasserstoff (Prognos 2025). Umso mehr zählt, wie viel dieses Stroms im eigenen Netz tatsächlich Arbeit verrichtet. Denn Elektrolyseure, Gleichrichter, Verdichter, Kühlung und Pumpen bringen Störfaktoren ins Betriebsnetz, die Energie kosten und Geräte belasten. Dieser Beitrag zeigt, welche das sind, was die Elektronische Strom- und Netzoptimierungsanlage ESO dagegen tut - und wo ihre Grenzen liegen.
Kurz gesagt
- Die Elektrolyse braucht heute typisch 50 bis 55 kWh Strom je Kilogramm Wasserstoff, Verdichtung und Kühlung an der Tankstelle zusätzlich 2,3 bis 4,4 kWh je Kilogramm (e-mobil BW 2022).
- Gleichrichter verzerren den Strom, der Leistungsfaktor fällt vor allem im Teillastbetrieb, und Oberschwingungen und Unsymmetrie kosten Wirkungsgrad und erzeugen Wärme (EPRI 2024).
- Die ESO-Anlage gleicht diese Störfaktoren stufenlos und in Echtzeit aus. Der Stromverbrauch sinkt um bis zu 15 Prozent - und mit ihm der Strombedarf je Kilogramm Wasserstoff.
Wasserstoff beginnt beim Strom
Niedertemperaturverfahren wie die alkalische Elektrolyse und die Membranelektrolyse benötigen heute typisch 50 bis 55 kWh je Kilogramm Wasserstoff. Wird der Wasserstoff an einer Tankstelle abgegeben, kommen für die tankgerechte Verdichtung und Kühlung je nach Betankungsart 2,3 bis 4,4 kWh je Kilogramm hinzu (e-mobil BW 2022). Jede Kilowattstunde, die in Leitungen, Transformator oder Motorwicklungen als Wärme verloren geht, erhöht diesen Bedarf - und wird am Zähler voll bezahlt.
Die Störfaktoren im Wasserstoffbetrieb
01 Oberschwingungen
Die Gleichrichter der Elektrolyseure, Umrichter und Netzteile nehmen den Strom nicht sinusförmig auf. Die Oberschwingungen führen zu Wärmeverlusten und können andere Geräte stören (EPRI 2024).
02 Schwacher Leistungsfaktor
Der nichtlineare Strom der Gleichrichter verschlechtert den Leistungsfaktor (EPRI 2024). An einem industriellen alkalischen Elektrolyseur wurde er vor allem im Teillastbetrieb als niedrig gemessen (Ruuskanen u. a. 2020). Dazu kommen die Motoren von Verdichtern, Pumpen und Kälteanlagen.
03 Schnelle Lastwechsel
Alkalische und Membranelektrolyse erlauben einen dynamischen, dem Stromangebot folgenden Betrieb (e-mobil BW 2022); PEM-Elektrolyseure sind aus dem vorgewärmten Zustand in wenigen Sekunden einsatzbereit und erlauben hohe Lastgradienten (VDE 2022). Klassische Kondensatoranlagen schalten nur in Stufen nach und müssen vor jedem erneuten Zuschalten eine Entladepause abwarten.
04 Schieflast
Ungleich belastete Phasen kosten Wirkungsgrad. Oberschwingungen und Unsymmetrie wirken bis in den Elektrolyseur hinein und führen dort zu Wirkungsgradverlust und zusätzlicher Wärme (EPRI 2024).
05 Resonanz
Klassische Kondensatoranlagen bilden mit dem Netz Schwingkreise und können vorhandene Oberschwingungen verstärken - in einem Netz mit vielen Gleichrichtern ein ernstes Risiko.
Was die ESO-Anlage im Wasserstoffbetrieb leistet
ESO ist eine aktive, dynamische, halbleitergesteuerte, stufenlose elektronische Strom- und Netzoptimierungsanlage für induktive und kapazitive Lasten. Sie misst den Laststrom und erzeugt die unerwünschten Anteile gegenphasig vor Ort:
- Oberschwingungen: gleicht die Ordnungen 2 bis 13 aus
- Leistungsfaktor: korrigiert ihn stufenlos, induktiv wie kapazitiv
- Schnelle Lastwechsel: regelt innerhalb von höchstens 5 Millisekunden nach, ohne Schaltpause
- Schieflast: gleicht die Phasen aus
- Resonanz: arbeitet als geregelte Stromquelle, ohne Schwingkreis
Daraus folgt die Wirkungskette: weniger Stromverbrauch, ein stabileres Stromnetz, geschonte Elektromotoren und weniger CO2. Was Verdichter, Kälteanlagen und Pumpen weniger ziehen, senkt den Strombedarf je Kilogramm Wasserstoff. Auch das EPRI nennt aktive Filter als Mittel gegen die Netzrückwirkungen von Elektrolyseanlagen (EPRI 2024).
Wo die Grenzen liegen
- Die ESO-Anlage wird an 400 V angeschlossen. Große Elektrolyseure mit eigenen Gleichrichtern an der Mittelspannung gleicht sie nicht aus, und sie ersetzt nicht den Nachweis der Netzverträglichkeit nach den Technischen Anschlussregeln, der für jede Anlage am öffentlichen Netz Grundvoraussetzung ist (VDE 2022).
- Sie gleicht Ströme aus, keine Spannungen. Gegen Spannungseinbrüche und Transienten, auf die Elektrolyseanlagen empfindlich reagieren können (EPRI 2024), ist sie kein Schutz: Sie ist weder Überspannungsschutz noch unterbrechungsfreie Stromversorgung.
- Wo keine Störfaktoren vorliegen, gibt es keinen Ansatzpunkt.
Förderung
Die ESO-Anlage ist BAFA-förderfähig: nach BEG EM mit 15 Prozent Zuschuss oder alternativ nach EEW Modul 3 mit 25 bis 45 Prozent. Wer den Industriestrompreis erhält, kann die nach BEG EM geförderte Anlage als Dekarbonisierungsmaßnahme ansetzen. EEW Modul 3 setzt eine beim BAFA gelistete Energiemanagement-Software voraus. Die Mindesteinsparung ist garantiert - sonst Kaufpreis zurück.
→ Industriestrompreis 2026: Wer ihn bekommt und was er verlangt
Häufige Fragen
Warum ist der Strom bei der Wasserstoffherstellung so entscheidend?
Die Strombezugskosten sind der wichtigste Einflussparameter der Gestehungskosten von grünem Wasserstoff (Prognos 2025). Die Elektrolyse braucht typisch 50 bis 55 kWh je Kilogramm.
Welche Störfaktoren bringt ein Elektrolyseur ins Netz?
Vor allem Oberschwingungen aus den Gleichrichtern, einen schwachen Leistungsfaktor im Teillastbetrieb und Unsymmetrie. Dazu kommen die Motoren von Verdichtern, Pumpen und Kälteanlagen.
Reicht eine klassische Kondensatoranlage?
Sie korrigiert nur den Leistungsfaktor, schaltet in Stufen und kann Oberschwingungen verstärken. Schnellen Lastwechseln folgt sie nicht.
Gleicht ESO auch große Elektrolyseure an der Mittelspannung aus?
Nein. Die ESO-Anlage arbeitet an 400 V, etwa für Verdichter, Kühlung, Pumpen und Anlagenteile auf der Niederspannungsseite.
Wie viel spart ESO?
Bis zu 15 Prozent des Stromverbrauchs. Was das für Ihren Betrieb bedeutet, rechnen wir Ihnen mit Ihrem Jahresverbrauch und einer Stromrechnung aus.
→ Whitepaper - Klassische Kompensation versus aktive Netzoptimierung
