Grüner Wasserstoff von der Nordsee ins Inland

Zur Unterstützung der deutschen Wasserstoffstrategie wurden in 2021 drei nationale Leitprojekte durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Sie adressieren zentrale Aspekte: wirtschaftliche Herstellung von Erzeugungsanlagen, die Wasserstoffproduktion auf See sowie Wasserstofftransport und -speicherung. Das Fraunhofer IFAM trägt in den Leitprojekten »H₂Giga« und »TransHyDE« zum Aufbau der deutschen Wasserstoffwirtschaft bei.

Für das Erreichen der Klimaschutzziele und der Sicherung der nationalen Energieversorgung wird grüne Wasserstoffproduktion durch Offshore-Windenergie eine Schlüsselrolle einnehmen. Insbesondere in der Industrie, der Mobilität und dem Energiesystem ist die Nutzung von Wasserstoff für die Dekarbonisierung und eine regionale Energieversorgung erforderlich.

Die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit bei Erzeugung, Transport und Speicherung für die Wasserstoffwirtschaft sind hoch. Dabei stellen die Nutzung der Offshore-Windenergie mittels Elektrolyse und der Transport und die Speicherung wichtige Säulen dar.

»H₂Giga«:Elektroden für die Offshore-Elektrolyse

Damit die Wasserstoffproduktion wirtschaftlich erfolgen kann, müssen Erzeugungsanlagen, sogenannte Elektrolyseure,kostengünstig produziert werden. Eine effiziente Herstellungsroute soll skalierbare Produktion, rohstoffschonende Prozessschritte sowie hochaktive und langzeitstabile Elektroden möglich machen. Dafür werden mit der galvanischen und der pulvermetallurgischen Abscheidung zwei Richtungen genutzt. Der Forschungsfokus liegt im ersten Schritt auf der Elektrodenentwicklung (Herstellung und Charakterisierung) und im zweiten Schritt auf der Skalierung für große Elektroden von Großelektrolyseuren u. a. für die mögliche Offshore-Elektrolyse.

»TransHyDE«: Technologien für den Wasserstofftransport und die Speicherung

Für die Wasserstofferzeugung mit Offshore-Windenergie kommen je nach Standort der Anlagen unterschiedliche Konzepte infrage. So kann Wasserstoff durch Offshore-Elektrolyse oder mittels einer elektrischen Parkanbindung in der Nähe von Verbrauchern an Land erzeugt werden. Offshore erzeugter Wasserstoff oder Folgeprodukte (wie z. B. LOHCs – sogenannte liquid organic hydrogen carriers) werden dann mittels Pipeline oder per Schiff an Land befördert. Das Fraunhofer IFAM entwickelt u. a. Technologien für den Aufbau einer Wasserstoff-Transportkette aus dem Offshore-Bereich zu den Verbrauchern auf dem Festland. Vielfach lassen sich diese Entwicklungen, wie z. B. Barriereschichten oder Dichtungsmaterialien für Tanks oder Leitungen auch für die Speicherung und den Transport von Wasserstoff nutzen.