Fraunhofer Strategisches Forschungsfeld

Im BMBF-geförderten Projekt H₂Mare untersuchen Partner aus Forschung und Industrie die Offshore-Erzeugung von Grünem Wasserstoff und Power-to-X-Produkten. Es werden Möglichkeiten gesucht, um die Wasserstofferzeugung effizienter zu machen - zum Beispiel durch die Nutzung der Abwärme aus der Elektrolyse zur Meerwasser-Entsalzung. Dazu wird eine spezielle Testinfrastruktur errichtet, die auf dem Hydrogen Lab Bremerhaven (HLB) aufbaut. Damit können die Auswirkungen der Offshore-Bedingungen in der Upscaling-Kette von Zell- bis Megawattsystem unter die Lupe genommen werden.

www.hydrogen-labs.fraunhofer.de

www.wasserstoff-leitprojekte.de (BMBF)

Einen Engpass auf dem Weg zur Wasserstoffgesellschaft stellt die heute noch stark auf Manufakturbetrieb basierende Fertigung von Elektrolyseuren dar. Das Projekt H₂GIGA soll eine automatisierte Großfertigung der Elektrolyseure ermöglichen: Als einer von 24 Verbünden bringt der einzige Fraunhofer-Verbund `FRHY – ReferenzFabrik für hochratenfähige Elektrolyseur-Produktion seine Expertise in das Projekt ein. Hier beteiligen sich – koordiniert vom Fraunhofer IWU – das Fraunhofer IPT, das Fraunhofer IPA, das Fraunhofer ENAS und das Fraunhofer IWES.

Die vorrangige Aufgabe von FRHY liegt im Aufbau einer Referenzfabrik, in der neue Produktionsverfahren für Elektrolyseure entwickelt und geprüft werden können, um letztlich die Fertigungskosten von Elektrolyseuren um mehr als ein Fünftel zu senken.

www.frhy.de

www.wasserstoff-leitprojekte.de (BMB)

HyTrA steht für »Hydrogen Tryout Areal«, das in Stellenbosch/Südafrika durch die Projektpartner Texulting GmbH und Fraunhofer IWU Chemnitz aufgebaut werden soll. Zentrale Komponente ist hier ein speziell für den afrikanischen Markt konzipiertes, robustes und kostengünstiges Microgrid (HyGrid), in dem ein Elektrolyseur zur Wasserstofferzeugung und eine Brennstoffzelle zur Rückverstromung kompakt kombiniert werden. Diese neuartige Lösung bildet den Mittelpunkt des Wasserstoff-Biotops, das zudem über ein Technologie-Schaufenster (HyWindow) verfügt. Somit sollen potenzielle Einsatzfelder eruiert und bei einheimischen Unternehmen Interesse geweckt werden, Teile der Komponentenherstellung, Montage bzw. Installation zu übernehmen.

Auch ist in HyTrA ein sozioökonomischer und -ökologischer Wasserstoff-Frame (HyFrame) integriert, der durch begleitende Aktivitäten bzw. Services mit Information und Weiterbildung die Sensibilität für Umweltaspekte schärft und grundsätzlich zur Akzeptanz von Wasserstoff als klimaneutraler Energielieferant beiträgt.

National und international vergleichbare Regionen sollen dadurch motiviert werden, den Struktur- und Kulturwandel auf ähnlich positive Weise zu realisieren.

www.hytra.tech

Presseinformation Fraunhofer IWU

Im Projekt wird der Transformationspfad für ein integriertes Energiesystem erprobt, mit dem die Reduktion der CO₂-Emissionen im Norden bis 2035 um 75 Prozent gelingen kann. Dafür werden in Mecklenburg-Vorpommern, Hamburg und Schleswig-Holstein 18 große Anlagen für die Sektorkopplung entstehen, um die ganzheitliche Transformation des Energiesystems zu erproben. Der Fokus liegt auf der Nutzung von grünem Wasserstoff als Energieträger für Industrie, Wärme und Verkehr sowie auf energieeffizienten Quartieren, insbesondere im Wärmebereich.

Ziel des fünfjährigen Projekts ist es, bislang eingesetzte fossile Energieträger durch CO₂-freie Alternativen zu ersetzen – in Produktionsprozessen der Industrie, in der Wärmeversorgung und in der Mobilität. Schwerpunkt ist, den Einsatz von grünem Wasserstoff in vielfältigen Nutzungspfaden umfassend zu demonstrieren. Die Fraunhofer Institute IWES und IEE sind daran beteiligt.

https://norddeutsches-reallabor.de

Im Forschungsprojekt »ontoHy« erschaffen WissenschaftlerInnen vom Fraunhofer IWU und Fraunhofer IWES einen digitalen, kontinuierlich wachsenden Daten- und Wissensraum für kleine und mittelständische Unternehmen und die Industrie. Er umfasst Werkzeuge, sogenannte Ontologien, um Wissen über anwendungsnahe Wasserstofftechnologien digitalisiert darzustellen und zu transferieren. Mit der Betriebsaufnahme des Hydrogen Lab Görlitz werden die Ergebnisse dort vorgenommener wissenschaftlicher, experimenteller (bis in den MW-Bereich) und simulationsgestützter Analysen in das Projekt einfließen.

Mit der daraus erwachsenden Kompetenzplattform können Unternehmen ihre Produkte mit Hilfe technischer, ökonomischer sowie ökologischer Daten passgenau testen, entwickeln, verifizieren und in den Wasserstoffkreislauf integrieren.

Unterstützt wird dieses Projekt auch durch das Lausitzer Wasserstoffnetzwerk »DurcH2atmen«.

www.iwes.fraunhofer.de

Das Wasserstoff-Leitprojekt TransHyDE, mit seinen fünf Forschungs- und vier Umsetzungsverbünden erarbeitet Lösungen, wie ideale Wasserstoff-Infrastrukturen beschaffen sein sollten, um größtmögliche Effizienz und Resilienz zu schaffen. Im technologischen Zentrum von TransHyDE steht die Erforschung und Entwicklung von Transport- und Speicheroptionen für gasförmigen und flüssigen Wasserstoff, Ammoniak sowie flüssige organische Träger (Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC). Die erarbeiteten Ergebnisse fließen direkt in Roadmapping Prozesse für die Entwicklung einer Wasserstoffinfrastruktur bis 2045 sowie die Schließung von Normierungs-, Standardisierungs-, Zertifizierungs- und regulatorischen Lücken ein. Koordiniert wird das Leitprojekt u.a. vom Fraunhofer IEG. Mit der daraus erwachsenden Kompetenzplattform können Unternehmen ihre Produkte mit Hilfe technischer, ökonomischer sowie ökologischer Daten passgenau testen, entwickeln, verifizieren und in den Wasserstoffkreislauf integrieren. Unterstützt wird dieses Projekt auch durch das Lausitzer Wasserstoffnetzwerk »DurcH2atmen«.

Wasserstoff-Leitprojekte: TransHyDE: Wasserstoff-Transport

H2GO bündelt die Aktivitäten von 19 Fraunhofer-Instituten mit dem Ziel einer signifikanten CO₂-Reduzierung in der Lastenmobilität. Im Fokus stehen dabei Entwicklung und Rollout von industriellen Technologien zur wirtschaftlichen Produktion von Brennstoffzellen, vorrangig für den straßengebundenen Schwerlastverkehr. Die Gesamtkoordination des Forschungsverbundes mit den insgesamt fünf Teilverbünden liegt beim Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU.

Startschuss für das Wasserstoffzeitalter in der Lastenmobilität (fraunhofer.de)

Um den Bedarf an grünem Wasserstoff decken zu können, wird Deutschland einen Großteil des grünen Wasserstoffes samt Syntheseprodukten importieren müssen, da hierzulande erneuerbare Energiequellen nur begrenzt zur Verfügung stehen. Unter der Leitung des Fraunhofer ISI entwickeln das Fraunhofer IEG und ISE im Projekt HYPAT einen globalen Wasserstoff-Potenzialatlas identifizieren dafür umfassend mögliche Export- und Importländer, die zugehörigen Wasserstoffexportkosten und leiten erstmals ab, zu welchen Preisen Wasserstoff global gehandelt werden könnte.

H2 Potential - Globaler H2-Potenzialatlas (hypat.de)

Die global produzierte Menge Methanol beträgt aktuell ca. 90 Millionen Tonnen pro Jahr. Die Herstellung basiert hauptsächlich auf Erdgas. Dass die Herstellung auch mit CO₂/H₂ oder CO/CO₂/H₂-Gemischen gelingen kann, wurde beispielsweise im Verbundprojekt »Carbon2Chem« gezeigt, welches unter Koordination von Fraunhofer UMSICHT, thyssenkrupp und dem Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion geleitet wurde. Dort wurde von Fraunhofer UMSICHT und Fraunhofer ISE gemeinsam mit den Verbundpartnern nachgewiesen, dass die Gasreinigung und die katalytische Methanolherstellung auch unter volatilen Betriebsbedingungen erfolgreich betrieben werden können. Verbundprojekt Carbon2Chem® - Fraunhofer UMSICHT/H₂-Gemischen gelingen kann, wurde beispielsweise im Verbundprojekt »Carbon2Chem« gezeigt, welches unter Koordination von Fraunhofer UMSICHT, thyssenkrupp und dem Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion geleitet wurde. Dort wurde von Fraunhofer UMSICHT und Fraunhofer ISE gemeinsam mit den Verbundpartnern nachgewiesen, dass die Gasreinigung und die katalytische Methanolherstellung auch unter volatilen Betriebsbedingungen erfolgreich betrieben werden können.

Verbundprojekt Carbon2Chem® - Fraunhofer UMSICHT

Das vom Fraunhofer IEE koordinierte Projekt Power-to-MEDME ebnet den Weg für den Aufbau einer großskaligen Produktion von grünem Wasserstoff und seinen Folgeprodukten in Chile. Kern des vom BMBF geförderten Projekts ist die Forschung zu den Herstellungspotenzialen von Wasserstoff und flüssigen Kraftstoffen aus Solarenergie. Neben den technischen Fragen untersuchen die Forschenden die wirtschaftlichen, logistischen und sozio-ökonomischen Aspekte der Skalierung. Dabei unterstützen sie außerdem die Installation einer Pilot-Produktionsstätte für Methanol und Dimethylether im Land. Das Fraunhofer IMM ist einer der Projektpartner.  

Forschungsprojekt ebnet Weg zur großskaligen Produktion grüner Wasserstoff-Energieträger in Chile (fraunhofer.de)

Mit dem Projekt HYPOS Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany soll »grüner« Wasserstoff aus erneuerbarem Strom im großtechnischen Maßstab für energietechnische Anwendungen hergestellt werden – als effizienter Energieträger mit hervorragender Transport- und Speicherfähigkeit. Im Rahmen von HYPOS startete das Pilotprojekt H2-Forschungskaverne, in dem eine H2-Speicherforschungsplattform für die großindustrielle Untergrundgasspeicherung von grünem Wasserstoff in Salzkavernen entwickelt wird.

Weltneuheit: Energiespeicherung von Wasserstoff in Kavernen - Fraunhofer IMWS

Auch Entwickler, Unternehmen und Investoren brauchen genauere Angaben zur Wirtschaftlichkeit, bevor sie in eine Wasserstofftechnologie investieren. Energiesystem-Modellierungen aus dem Fraunhofer IEG und Fraunhofer ISE können belastbare Angaben machen – von Wasserstoffentstehungskosten, Wirkungsgrad und Wasserstoffausbeute bis hin zu Machbarkeitsstudien sowie Ertragsgutachten. Beispielsweise wird im Projekt hyBit ermittelt, wie der Einsatz von Wasserstoff in der Schwerindustrie die industriellen Wertschöpfungsketten beeinflusst.

Fraunhofer UMSICHT – Beteiligung an Wasserstoff-Großforschungsprojekt am Industriehafen Bremen

In der Stahlindustrie kann die CO2-Entstehung bei Rohstahlproduktion durch den Einsatz von Wasserstoff in einem Direktreduktionsverfahren um bis 95 % gegenüber der heutigen Hochofenroute reduziert werden, was vom Fraunhofer IKTS im Rahmen des BMBF-Projekts MACOR in Kooperation mit den Instituten ISI und UMSICHT sowie der Salzgitter AG bereits gezeigt werden konnte.

CO2-Emissionen bei der Stahlproduktion: Von 100 auf 5 Prozent!

Man arbeitet an der Fragestellung, wie die Umsetzung der wasserstoffbasierten Rohstahlproduktion im laufenden Betrieb des Hüttenwerks gelingen kann. Hierbei werden sowohl die experimentellen Grundlagen der Eisenerzreduktion als auch die Stoff- und Energiebilanzen am Hüttenwerk sowie die Fragen der Akzeptanz des Strukturwandels am Standort ganzheitlich betrachtet.

Salzgitter: Neues Projekt BeWiSer soll SALCOS optimieren - Wirtschaft und Unternehmen (prozesswaerme.net)

Südafrika könnte als sicherer Produzent für grünen Wasserstoff – auch als Lieferant für Deutschland – in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle spielen. Herausforderungen gibt es aktuell jedoch bei der Speicherung und Verteilung des Rohstoffs. Hier knüpft das kürzlich gestartete Fraunhofer-Verbundprojekt »HySecunda« an, in dem neun Fraunhofer-Institute sowie die Fraunhofer Academy kooperieren.

HySecunda (fraunhofer.de)