{"id":75364,"date":"2021-09-30T02:02:00","date_gmt":"2021-09-30T00:02:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=75364"},"modified":"2021-09-30T08:49:20","modified_gmt":"2021-09-30T06:49:20","slug":"forschung-zur-energiezukunft-auf-offener-see","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/forschung-zur-energiezukunft-auf-offener-see\/","title":{"rendered":"Forschung zur Energiezukunft auf offener See"},"content":{"rendered":"\n

Neue Offshore-Technologien zur Erzeugung, Speicherung und Nutzung gr\u00fcnen Wasserstoffs entstehen bei Fraunhofer.<\/p>\n\n\n\n

Das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU nimmt bei der Erforschung effizienter Wasserstoff-Technologien eine f\u00fchrende Rolle ein. Zuletzt starteten mit der \u203aFraunhofer-Referenzfabrik zur Elektrolyseur-Massenproduktion\u2039, dem \u203aNationalen Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion der Fraunhofer-Gesellschaft\u2039, dem \u203aHIC \u2013 Hydrogen and Mobility Innovation Center\u2039 und dem \u203aFraunhofer Hydrogen Lab G\u00f6rlitz\u2039 mehre Gro\u00dfprojekte, bei denen das Institut federf\u00fchrend, koordinierend oder als Partner t\u00e4tig ist. Die Projekte zielen alle darauf ab, eine nachhaltig erfolgreiche Wasserstoffwirtschaft in Deutschland aufzubauen, um die Klimaschutzziele zu erreichen und Arbeitspl\u00e4tze zukunftsfest zu machen. Nun kommt mit \u203aH2Wind\u2039 ein weiteres gro\u00dfes Forschungsprojekt hinzu \u2013 und das geht direkt an die Quelle: Die Forschenden des Fraunhofer IWU entwickeln bis 2025 Elektrolyseure und Wasserstoffspeicher, die im Meer betrieben werden k\u00f6nnen. Denn genau dort entsteht in Windkraftanlagen der n\u00f6tige Strom zur Erzeugung und Weiterverarbeitung gr\u00fcnen Wasserstoffs. Teure Netzanschl\u00fcsse ans Festland entfallen. Das Projekt wird mit 3,5 Millionen Euro vom Bund gef\u00f6rdert.<\/p>\n\n\n\n

\u00bbDie Wasserstofferzeugung mit gr\u00fcnem Strom auf dem Meer hat einige Vorteile: Wind ist nahezu immer verf\u00fcgbar. Das erm\u00f6glicht eine stetige Stromproduktion. Au\u00dferdem entfallen Restriktionen wie Abstandsregelungen an Land. Andererseits findet die Elektrolyse auf offener See unter robusten Bedingungen statt. Darauf m\u00fcssen das Gesamtsystem sowie die einzelnen Komponenten ausgelegt werden, damit sie zuverl\u00e4ssig \u00fcber viele Jahre funktionieren und mit ihnen eine maximale Ausbeute der Windenergie erreicht wird\u00ab, umrei\u00dft Mark Richter, Hauptabteilungsleiter \u203aZukunftsfabrik\u2039 am Fraunhofer IWU, die Herausforderungen f\u00fcr das H2<\/sub>Wind-Projekt.<\/p>\n\n\n\n

Belastbarer Forschungs-Stack f\u00fcr die Offshore-Elektrolyse<\/h5>\n\n\n\n

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln deshalb einen Forschungs-Stack, in dem neuartige Bipolarplatten f\u00fcr die Anwendung in der Offshore-Elektrolyse erprobt werden. Stacks sind wesentliche Komponenten von Elektrolyseuren. Sie bestehen aus zahlreichen Zellen, in denen wiederum Bipolarplatten wichtige Bestandteile sind. \u00bbDas Design der Bipolarplatten bestimmt ma\u00dfgeblich den Wirkungsgrad, die Funktionalit\u00e4t und die Lebensdauer der Zelle und damit des gesamten Stacks. Wir suchen nach geeigneten Materialien und deren gezielter Anwendung f\u00fcr den Einsatz im Offshore-Bereich. Ebenso geht es um Produktionsverfahren f\u00fcr eine zuk\u00fcnftige Serienfertigung dieser Platten, die ein H\u00f6chstma\u00df an Flexibilit\u00e4t bez\u00fcglich der technologischen Eigenschaften der Platten, der verwendeten Materialien und Beschichtungsstrategien erlauben\u00ab, erkl\u00e4rt Mark Richter.<\/p>\n\n\n\n

Die Forschenden des Fraunhofer IWU bauen dabei auf ihre bereits erzielten Resultate bei der Technologieentwicklung f\u00fcr Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Komponenten. Unter anderem haben sie wirtschaftliche Produktionsverfahren f\u00fcr Bipolarplatten mit verschiedenen Umformverfahren vorgestellt: Je nach Einsatzgebiet und Leistungsanspruch kommen dabei das Hydroforming, das Pr\u00e4gen oder das W\u00e4lzpr\u00e4gen zum Einsatz.<\/a><\/p>\n\n\n\n

R\u00f6hrenspeicher: Wasserstoff ist aggressiver als Erdgas<\/h5>\n\n\n\n

Neben effizienten und zuverl\u00e4ssigen Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff ist eine ebensolche Speicherung von Bedeutung. Hierzu erfolgen im Projekt H2<\/sub>Wind umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu R\u00f6hrenspeichern f\u00fcr den Offshore-Einsatz. W\u00e4hrend sich diese Beh\u00e4lter bei der Erdgasspeicherung bereits seit langem bew\u00e4hren, sind f\u00fcr Wasserstoff noch einige H\u00fcrden zu nehmen: \u00bbBisher weitestgehend ungekl\u00e4rt ist, wie Wasserstoff auf das Material und die Schwei\u00dfverbindungen der Rohre wirkt. Die Speicher sind au\u00dferdem einer wechselnden Beanspruchung ausgesetzt. Sie m\u00fcssen h\u00e4ufige Bef\u00fcllungs- und Entleerungszyklen bei gleichzeitig auftretenden hohen Dr\u00fccken von mitunter mehreren 100 bar aushalten. Untersuchungen zur Materialerm\u00fcdung sowie zur Gestaltung der Betriebsf\u00fchrung f\u00fcr einen langlebigen Einsatz der R\u00f6hrenspeicher sind deshalb weitere wesentliche Aufgabenstellungen im Projekt\u00ab, erl\u00e4utert Mark Richter.<\/p>\n\n\n\n

Daf\u00fcr bauen die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer Hydrogen Lab in G\u00f6rlitz einen entsprechenden R\u00f6hrenspeicher auf, um verschiedene Verfahren und Szenarien f\u00fcr einen optimalen Betrieb zu testen. Entwickelt und erprobt werden an diesem Demonstrator ebenso neuartige Messsysteme, die eine zuverl\u00e4ssige Zustandsdiagnose der Speicher gestatten.<\/p>\n\n\n\n

Mit Digitalen Zwillingen zu optimalen Nutzungsszenarien<\/h5>\n\n\n\n

Um die Funktionsweise und Wirtschaftlichkeit der neuen Wasserstofftechnologien und -systeme zu beurteilen, werden digitale Werkzeuge genutzt. \u00bbWir bilden die einzelnen Komponenten des H2<\/sub>Wind-Projektes informationstechnisch ab und erstellen eine Modellbibliothek von Digitalen Zwillingen, welche miteinander kommunizieren. Damit k\u00f6nnen die im Projekt entwickelten Simulationsmodelle zentral verwaltet werden\u00ab, erkl\u00e4rt Marc M\u00fcnnich, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IWU. Auf dieser Basis werden verschiedene industrielle Nutzungsm\u00f6glichkeiten des gr\u00fcnen, also mit erneuerbaren Energien gewonnenen Offshore-Wasserstoffs analysiert, Beispielszenarien entwickelt, miteinander verglichen und bewertet. Die Modellierung erfolgt auf Bauteil-, Komponenten- und Systemebene, um sowohl Steuerungs- und Regelungs-Prozesse mit einer Dauer von wenigen Millisekunden abzudecken als auch Gesamtbetrachtungen \u00fcber Tage und Jahre zu realisieren.<\/p>\n\n\n\n

H2<\/sub>Wind als Teil der drei Wasserstoff-Leitprojekte des Bundes<\/h5>\n\n\n\n

H2<\/sub>Wind erh\u00e4lt eine F\u00f6rderung von 3,5 Millionen Euro und ist ein Teilvorhaben von H2<\/sub>Mare, einem der drei Wasserstoff-Leitprojekte des Bundes. In das mit mehr als 100 Millionen Euro gef\u00f6rderte und bis 31. M\u00e4rz 2025 laufende Leitprojekt sind ca. 35 Partner integriert.<\/p>\n\n\n\n

Mit seiner bislang gr\u00f6\u00dften Forschungsinitiative zum Thema Energiewende unterst\u00fctzt das Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) Deutschlands Einstieg in die Wasserstoffwirtschaft. Die drei Wasserstoff-Leitprojekte sind das Ergebnis eines Ideenwettbewerbs und bilden einen zentralen Beitrag des BMBF zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie. \u00dcber vier Jahre sollen sie vorhandene H\u00fcrden, die den Einstieg Deutschlands in eine Wasserstoffwirtschaft erschweren, aus dem Weg r\u00e4umen. Dabei geht es um die serienm\u00e4\u00dfige Herstellung gro\u00dfskaliger Wasser-Elektrolyseure (H2<\/sub>Giga), die Erzeugung von Wasserstoff und Folgeprodukten auf hoher See (H2<\/sub>Mare) sowie Technologien f\u00fcr den Transport von Wasserstoff (TransHyDE). In den Wasserstoff-Leitprojekten arbeiten \u00fcber 30 Partner aus Wissenschaft und Industrie zusammen. Im Fr\u00fchjahr sind die Projekte auf Basis unverbindlicher F\u00f6rder-Inaussichtstellungen gestartet. Insgesamt wird die F\u00f6rderung \u00fcber 740 Millionen Euro betragen.<\/p>\n\n\n\n

Informationen zu weiteren Wasserstoff-Projekten des Fraunhofer IWU:<\/p>\n\n\n\n