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H2-Leitprojekte des Bundes: Fraunhofer IWU erforscht Wasserstoff-Erzeugung auf dem Meer

© Adobe Stock / Fotolia© Adobe Stock / FotoliaBerlin - Ein zentrales Ziel der Nationalen Wasserstoffstrategie ist ein schneller Markthochlauf der grünen Wasserstoffwirtschaft. Das Bundesforschungsministerium hat Anfang 2021 drei große Leitprojekte mit einem Volumen von über 740 Mio. Euro vorgestellt. Beim Projekt „H2Mare“ ist jetzt der Startschuss für die Erforschung der H2-Erzeugung auf dem Meer gefallen.

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU aus Chemnitz nimmt bei der Erforschung effizienter Wasserstoff-Technologien eine zentrale Rolle ein. Die Projekte zielen alle auf den Aufbau einer erfolgreichen Wasserstoffwirtschaft in Deutschland ab, mit der die Klimaschutzziele erreicht und Arbeitsplätze mit Zukunftspotenzial aufgebaut werden können. Mit „H2Wind“ wurde jetzt ein weiteres Projekt gestartet, das im Rahmen der zentralen Leitprojekte der Bundesregierung für den Aufbau der Wasserstoffwirtschaft von Bedeutung ist.

Belastbarer Forschungs-Stack für die Offshore-Elektrolyse
Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU aus Chemnitz ist bereits in eine Reihe von Forschungsprojekten zur Erforschung effizienter Wasserstoff-Technologien federführend eingebunden. Nun kommt mit „H2Wind“ ein weiteres großes Forschungsprojekt hinzu. Ziel des neuen Projektes ist es, bis 2025 Elektrolyseure und Wasserstoffspeicher zu entwickeln, die an Offshore-Windparks durch die Nutzung des Offshore-Windstrom betrieben werden können. Teure Netzanschlüsse ans Festland entfallen. Das Projekt ist ein Teilvorhaben von H2Mare, einem der drei Wasserstoff-Leitprojekte des Bundes, und wird mit 3,5 Millionen Euro vom Bund gefördert.

„Die Wasserstofferzeugung mit grünem Strom auf dem Meer hat einige Vorteile: Wind ist nahezu immer verfügbar. Das ermöglicht eine stetige Stromproduktion. Außerdem entfallen Restriktionen wie Abstandsregelungen an Land“, so Mark Richter, Hauptabteilungsleiter „Zukunftsfabrik“ am Fraunhofer IWU über das Projekt. Andererseits findet die Elektrolyse auf offener See allerdings unter robusten Bedingungen statt, auf die das Gesamtsystem sowie die einzelnen Komponenten ausgelegt werden müssen, damit sie zuverlässig über viele Jahre funktionieren.

Die Wissenschaftler entwickeln deshalb einen Forschungs-Stack, in dem neuartige Bipolarplatten für die Anwendung in der Offshore-Elektrolyse erprobt werden sollen. Das Design der Bipolarplatten bestimmt maßgeblich den Wirkungsgrad, die Funktionalität und die Lebensdauer der Zelle und damit des gesamten Stacks. „Wir suchen nach geeigneten Materialien und deren gezielter Anwendung für den Einsatz im Offshore-Bereich. Ebenso geht es um Produktionsverfahren für eine zukünftige Serienfertigung dieser Platten, die ein Höchstmaß an Flexibilität bezüglich der technologischen Eigenschaften der Platten, der verwendeten Materialien und Beschichtungsstrategien erlauben“, so Richter weiter.

Die Forschenden des Fraunhofer IWU bauen dabei auf ihre bereits erzielten Resultate bei der Technologieentwicklung für Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Komponenten.

Wasserstoff erfordert widerstandsfähige Röhrenspeicher
Neben effizienten und zuverlässigen Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff ist eine ebensolche Speicherung von Bedeutung. Hierzu erfolgen im Projekt H2Wind umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu Röhrenspeichern für den Offshore-Einsatz. Während sich diese Behälter bei der Erdgasspeicherung bereits seit langem bewährt haben, ist beim Wasserstoff bisher weitestgehend noch ungeklärt, wie Wasserstoff auf das Material und die Schweißverbindungen der Rohre wirkt. Die Speicher müssen außerdem häufige Befüllungs- und Entleerungszyklen bei gleichzeitig auftretenden hohen Drücken von mitunter mehreren 100 bar standhalten. Untersuchungen zur Materialermüdung sowie zur Gestaltung der Betriebsführung für einen langlebigen Einsatz der Röhrenspeicher sind deshalb weitere wesentliche Aufgabenstellungen im Projekt.


© IWR, 2021


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