Fraunhofer Hydrogen Labs

Testzentren für industrielle Wasserstofftechnologie nehmen Betrieb auf

Testfläche des Hydrogen Lab Leuna, © Fraunhofer IMWS / Moritz Kühnel
© Fraunhofer IMWS / Moritz Kühnel

Die Industrie benötigt für die breite Anwendung von grünem Wasserstoff verlässliche Technologien. In den Hydrogen Labs bündelt die Fraunhofer-Gesellschaft ihre Kompetenzen rund um die Erzeugung und Nutzung von grünem H2 und schafft eine einmalige Forschungsinfrastruktur für praxisnahe Leistungs- und Belastungstests im Industriemaßstab, um die Entwicklung massentauglicher H2-Technologien und somit den Markthochlauf entscheidend voranzubringen.

Die nationale Wasserstoffstrategie hat grünen Wasserstoff als Schlüsselbaustein in den Fokus der Energiewende gerückt. Die bis 2030 angestrebte jährliche Produktionskapazität von 14 TWh grünen Wasserstoffs stellt die vorhandenen Technologien vor enorme Herausforderungen, die nur durch einen erheblichen Forschungs- und Entwicklungsschub bewältigt werden können. Neben der Skalierung von Elektrolyseuren in neue Leistungsklassen, der Entwicklung leistungsfähigerer und kostengünstigerer Komponenten sowie der Etablierung einer Serienfertigung spielen Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit im Realbetrieb eine entscheidende Rolle für den anvisierten Markthochlauf.

Elektrolyseure werden bevorzugt bei statischer Last betrieben, um Effizienz und Wirtschaftlichkeit bei vorhersehbarer Degradation zu maximieren. Um grünen Wasserstoff zu erzeugen, müssen Elektrolyseure jedoch ausschließlich mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden, dessen Verfügbarkeit starken Fluktuationen unterliegt. Für eine genaue Vorhersage von Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit im langfristigen Betrieb bei schwankender Last sind ausgiebige Tests unter solch dynamischen Bedingungen unabdingbar.

HOW

Gerade für die zunehmend an Bedeutung gewinnenden Elektrolyseure im MW-Bereich sind Testanlagen mit der notwendigen Infrastruktur jedoch rar. Neben einer ausreichenden Versorgung mit idealerweise grünem Strom und je nach Elektrolyseurtyp mit Wasser oder Dampf spielt die sinnvolle Verwendung des in erheblichem Umfang erzeugten Wasserstoffs (ein 1 MW-Elektrolyseur produziert über 200 Nm³ H2 pro Stunde) eine wichtige Rolle, und zwar sowohl aus Gründen der Sicherheit als auch aus ökonomischer Sicht.

Viele Unternehmen – gerade kleine und mittlere Unternehmen, die neue Technologien mit hohem Innovationspotenzial vorantreiben – können die hohen Investitionskosten für eine eigene Testinfrastruktur nicht tragen. Die Fraunhofer-Gesellschaft hat sich die Bereitstellung einer technologieoffenen Testplattform für Anlagen zur H2-Produktion und daran angelehnte Prozesse wie Speicherung, Kompression, Reinigung, Transport, Nutzung etc. samt wissenschaftlicher Begleitung zur Aufgabe gemacht und leistet somit einen wichtigen Baustein für die zügige Umsetzung der Wasserstoffstrategie in die Praxis.

Leuna – grüner Wasserstoff für die chemische Industrie

Im Mitteldeutschen Chemiedreieck hat die Fraunhofer-Gesellschaft mit der Inbetriebnahme des vom Land Sachsen-Anhalt und der EU geförderten Hydrogen Lab Leuna nun den Startschuss für eine neue Generation der Testinfrastruktur, die genau diesen Bedarf bedienen kann, gegeben. Eingebettet in den Stoffverbund des Chemieparks Leuna bietet das HLL vier Teststände für Elektrolyseure mit einer Anschlussleistung bis 5 MW, die mit deionisiertem Wasser, Dampf, Druckluft, Stickstoff, Wasserstoff und CO2 versorgt werden. Der produzierte grüne Wasserstoff wird vor Ort analysiert und aufbereitet und kann direkt in die 157 km lange H2-Pipeline eingespeist, an die Industriestandorte der Region verteilt und dort in chemischen Prozessen verwendet werden.

Lesen Sie mehr in der aktuellen Ausgabe des HZwei

AutorInnen:

Dr. Moritz Kühnel, Dr. Sylvia Schattauer – Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen, Leuna & Halle

Nora Denecke – Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Bremerhaven

Dr. Sebastian Schmidt – Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik, Zittau

1 Gedanke zu „Fraunhofer Hydrogen Labs“

  1. „Leuna – grüner Wasserstoff für die chemische Industrie“
    Das wäre ja geradezu ein Meilenstein für grünen Wasserstoff.
    Leider wird weder erwähnt, woher denn der notwendige grüne Strom für die Elektrolyseure kommt, noch wie hoch denn der Gesantverbrauch bzw. die Gesantkapazität bei der Wasserstofferzeugung in Leuna ist.
    Bisher wurde ja vor allem Erdgas mit Dampfreformation eingesetzt …

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