Forschung und Entwicklung

Wasserstoff-Leitprojekte des BMBF

Mit seiner bislang größten Forschungsinitiative zum Thema Energiewende unterstützt das Bundesministerium für 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. Über vier Jahre sollen sie vorhandene Hürden, die den Einstieg Deutschlands in eine Wasserstoffwirtschaft erschweren, aus dem Weg räumen. Dabei geht es um die

  • serienmäßige Herstellung großskaliger Wasser-Elektrolyseure – H2Giga
  • die Erzeugung von Wasserstoff und Folgeprodukten auf hoher See –  H2Mare sowie
  • Technologien für den Transport von Wasserstoff – TransHyDE.

In den Wasserstoff-Leitprojekten arbeiten über 240 Partner aus Wissenschaft und Industrie zusammen. Im Frühjahr 2020 sind die Projekte auf Basis unverbindlicher Förder-Inaussichtstellungen gestartet. Insgesamt wird die Förderung über 740 Millionen Euro betragen.

Wir beteiligen uns aktiv an den Leitprojekten H2Mare und TransHyDE.

 

Unsere Beteiligung an aktuellen Forschungsprojekten:

H2Mare

WEA mit integriertem Elektrolyseur demonstrieren nachhaltige Wasserstoffgewinnung auf See

Die Offshore-Windenergieanlagen der Zukunft produzieren keine Elektronen, sondern Moleküle. Autarke Einheiten aus Windenergieanlage und integriertem Elektrolyseur stellen Grünen Wasserstoff im Industriemaßstab her und sparen die Kosten für einen elektrischen Netzanschluss. Damit können sie einen maßgeblichen Beitrag zur Reduktion von Treibhausgasen leisten. In einem zweiten Schritt kann der Grüne Wasserstoff in weitere synthetische Kraftstoffe und Energieträger umgewandelt werden. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Leitprojektes H2Mare soll diese Vision Wirklichkeit werden.

Das Leitprojekt H2Mare zielt darauf ab, dass ein völlig neuer Anlagentyp künftig auf dem Meer seinen Platz findet - eine Lösung, die einen Elektrolyseur zur direkten Wandlung des elektrischen Stromes optimal in eine Offshore-Windenergieanlage integriert. Darüber hinaus werden weiterführende Offshore-Power-to-X-Verfahren untersucht.

Dazu wird die gesamte Wertschöpfungskette betrachtet: von der Windenergie-Gewinnung und Wasserstoff-Erzeugung über die Wandlung von Wasserstoff in Methan, flüssige Kohlenwasserstoffe, Methanol oder Ammoniak bis zum Verbrauch durch die Industrie oder Energiewirtschaft. Somit sind verschiedene industrielle Anschlussverwertungen und Speicheroptionen möglich. Ein signifikanter Kostenvorteil bei der Herstellung großvolumiger Wasserstoffmengen ist das Ziel.

Innerhalb von vier Jahren will H2Mare – bestehend aus vier Verbundprojekten mit insgesamt 35 Partnern – den Grundstein für eine Technologieführerschaft legen und die Erreichung von Klimazielen durch beschleunigte Treibhausgasreduktion unterstützen.

„Gemeinsam mit unseren Partnern wollen wir mit H2Mare die Erzeugung von Grünem Wasserstoff offshore etablieren“, sagte Christian Bruch, Vorstandsvorsitzender der Siemens Energy AG. „Wir bringen hierbei unsere Fähigkeiten im Bereich Offshore für Wind und Elektrifizierung sowie unsere Elektrolysekompetenz ein. H2Mare kombiniert die Stärken von Forschung und Industrie – zur nachhaltigen Dekarbonisierung der Wirtschaft und zum Nutzen der Umwelt. Wir brauchen die Unterstützung der Politik, um innovative Lösungen für eine Grüne Wasserstoffwirtschaft voranzutreiben. Die Förderung durch das BMBF ist daher ein sehr guter und wichtiger Schritt.“ 

Siemens Energy verantwortet die übergreifende Koordination von H2Mare mit Unterstützung von Instituten der Fraunhofer Gesellschaft


Die Salzgitter Mannesmann Forschung arbeitet an den technischen Grundlagen für geeignete Röhrenspeicher aus Stahlrohren. Die Wirkung von Wasserstoff auf Stahlrohrleistungen ist insbesondere für hohe Innendrücke weitgehend ungeklärt. Für Röhrenspeicher gelten zudem hohe Schwankungsbreiten des Gasdrucks durch häufige Entleerungszyklen bei gleichzeitig hohen Maximaldrücken. Diese Wechselbeanspruchung erzeugt eine Ermüdungswirkung auf das Material und dessen Verbindungen. Die Untersuchungen erfolgen auf theoretischer und experimenteller Basis, sowohl im Labor als auch an einem Demonstrator-Röhrenspeicher im Maßstab 1:1.

TransHyDE

Wasserstoff sicher und zuverlässig transportieren

Die geeignete Transport-Infrastruktur bildet das Rückgrat einer zukünftigen Wasserstoffwirtschaft. Allerdings gilt es noch zu klären, welche Transport-Lösungen am geeignetsten sind, um kurze, mittlere und lange Strecken zu überwinden. Wo lassen sich bereits bestehende Gasnetze umwidmen? Welche gänzlich neuen Transport-Technologien braucht es? Welche Hemmnisse müssen abgebaut werden? Das Leitprojekt TransHyDE will in fünf begleitenden Forschungs- und vier Demonstrations-Projekten Wasserstoff-Transporttechnologien voranbringen. Es soll in den kommenden vier Jahren mit rund 139 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden.

„Unser Ziel ist die Beantwortung aller Fragen, die sich Deutschland noch stellen muss, um eine nationale Wasserstoffinfrastruktur aufzubauen“, erklären die drei Koordinatoren von TransHyDE, Mario Ragwitz vom Fraunhofer IEG, Robert Schlögl vom Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion und Jimmie Langham vom AquaVentus Koordinationsbüro. „Als eine der zentralen Maßnahmen des Bundesforschungsministeriums zur Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie müssen wir diese Fragen wissenschaftlich und technisch so belastbar beantworten, dass die Grundlagen für die reale Ausführung der Wasserstoffwende gelegt sind.“

Das Leitprojekt TransHyDE bewertet und testet Wasserstoff-Transportlösungen. Es treibt in vier Demonstrations-Projekten Transporttechnologien weiter voran: den Wasserstofftransport in Hochdruckbehältern, den Wasserstoff-Flüssig-Transport, den Wasserstoff-Transport in bestehenden und neuen Gasleitungen sowie den Transport von in Ammoniak oder dem Trägermedium LOHC gebundenem Wasserstoff.

Zusätzlich dazu widmet sich das Leitprojekt dem Wasserstoff-Transport in fünf wissenschaftlichen Projekten und schafft damit den systemischen Rahmen. Diese befassen sich mit der Erstellung einer Roadmap zur Wasserstoff-Infrastruktur, mit der Erarbeitung möglicher Standards, Normen und Sicherheitsvorschriften von Wasserstoff-Transporttechnologien sowie den notwendigen Materialien, Werkstoffen und Sensoren. Außerdem beschäftigen sich die wissenschaftlichen TransHyDE-Projekte mit der effizienten Herauslösung von Wasserstoff aus Ammoniak und dem Betanken von Behältern mit flüssigem, tiefkaltem Wasserstoff. 

Im Leitprojekt TransHyDE haben sich aktuell ca. 85 Partner aus Industrie, Verbänden, Universitäten und Forschungseinrichtungen sowie weitere 20 assoziierte Partner zusammengeschlossen. TransHyDE soll in Höhe von rund 139 Mio. Euro vom BMBF gefördert werden. Die Arbeiten der TransHyDE-Projekte sind größtenteils zum 01.04.21 gestartet. 

Mehr zum Projekt: https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/leitprojekte/transhyde

Die Wasserstoff-Leitprojekte bilden die bisher größte Forschungsinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) zum Thema Energiewende. In den industriegeführten Leitprojekten entwickeln Wirtschaft und Wissenschaft gemeinsam Lösungen für die deutsche Wasserstoffwirtschaft: Serienfertigung von großskaligen Elektrolyseuren (H2Giga), Erzeugung von Grünem Wasserstoff auf See (H2Mare), Technologien für den Transport von Wasserstoff (TransHyDE).

Die Wasserstoff-Leitprojekte sind das Ergebnis eines Ideenwettbewerbs: Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft waren eingeladen, Ideen zu Wasserstoff-Großprojekten einzureichen. Über 240 Partner haben sich so zusammengefunden und sollen mit insgesamt etwa 740 Millionen Euro gefördert werden. Im Frühjahr sind die Projekte auf Basis unverbindlicher Förder- Inaussichtstellungen gestartet. Die Leitprojekte werden über eine Laufzeit von vier Jahren gefördert. Weitere Informationen unter https://www.wasserstoff-leitprojekte.de

 


Unser Beitrag: Auslegung und Anforderungen an Wasserstoffleitungen, Etablierung geeigneter (bruchmechanischer) Prüfanlagen, Werkstoff- und Bauteiluntersuchungen.

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HySteelStore

Hochdruckspeichersystem für mobile Brennstoffzellensysteme

Projekttitel: Metallisches Wasserstoff Hochdruckspeichersystem für mobile Brennstoffzellensysteme 2025+ 'HySteelStore', Teilvorhaben Salgitter Mannesmann Forschung GmbH

Projektträger: Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.EVI1)

Ziel und Nutzen: Entwicklung von Wasserstoff Hochdruckspeichern aus hochfesten Präzisionsstahlrohren für Brennstoffzellenfahrzeuge

Unser Beitrag: Optimierung der Herstellung von Präzisionsstahlrohren für die Verwendung als mobile Wasserstoff-Hochdruckspeicher im Auftrag der Mannesmann Precision Tubes GmbH.

 

Wasserstoffbarriere für Stahltanks

Das Projekt wird im Rahmen des Wasserstoff Campus Salzgitter mit Strukturmitteln des Landes für die Stadt Salzgitter gefördert.

Projektpartner: Fraunhofer IST

Unser Beitrag: Aufbau und Etablierung einer Prüfvorrichtung zur Messung der Wasserstoffpermeation aus der Gasphase in Stahl zur Bewertung der Barrierewirkung unter anwendungsnahen Bedingungen.

Bei Fragen oder für weitere Informationen, nutzen Sie bitte unser Kontaktformular.

Neues Wasserstofflabor

Unser neues Wasserstofflabor wird über eine servohydraulische Universal-Zugprüfmaschine mit temperierbarem 15-Liter-Druckbehälter zur instrumentierten Untersuchung von Werkstoffen unter Wasserstoffgas bis 400 bar bei zyklischer Belastung und mit Messwerterfassung an der Probe verfügen.