Die Energiewende aktiv mitgestalten
TU Chemnitz entwickelt innovative Komponenten für eine dezentrale Wasserstoffinfrastruktur im Rahmen des vom Bund geförderten Projektes „H2-Well“
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Im Rahmen von "H2Well" sollen neue Komponenten und Konzepte für die dezentrale Erzeugung von Wasserstoff, die Verdichtung und die effiziente Nutzung des Gases im Wärmesektor erprobt werden. Die Schwerpunkte der technischen Entwicklungsarbeiten konzentrieren sich auf den Proton-Exchange-Membrane-(PEM)-Hochdruckelektrolyse-Stack. Foto: PEM-Elektrolyse-Stack mit Peripherie/AVX/Kumatec Hydrogen 2021 -
Das Vorhaben "H2-Well" wird im Rahmen des Forschungsprogramms „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ gefördert. Logo: H2-Well
Wasserstoff ist als Energieträger für diverse Anwendungen auch über den Automobil-Bereich hinaus geeignet. Wird dieser grün erzeugt, trägt Wasserstoff einen wesentlichen Teil zu einer nachhaltigen Energie- und Mobilitätswende bei. Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Initiative „Wasserstoffquell‐ und Wertschöpfungsregion Main‐Elbe-Link“ (H2-Well) will diese Wende im Rahmen des Strukturwandels aktiv gestalten. Das Bündnis H2-Well wurde als eine von 20 Initiativen innerhalb des Forschungsprogrammes „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ ausgewählt, den strukturellen Wandel in ostdeutschen Regionen voranzutreiben. Teil der Initiative H2-Well sind über 40 Partner und Unterstützer, darunter die Professur Umformendes Formgeben und Fügen der Technischen Universität Chemnitz unter Leitung von Frau Prof. Dr. Verena Kräusel.
Im Fokus von „H2-Well“ steht die grüne Wasserstofferzeugung aus lokalen erneuerbaren Energien, die Wasserstoffspeicherung, die Nutzung für Fahrzeugantriebe, die Stabilisierung des Elektrizitätsnetzes mit Wasserstofflösungen sowie Anwendungen zur Gebäudeheizung. Hinzu kommt die Nutzung des bei der Wasserstofferzeugung entstehenden Sauerstoffs, zum Beispiel für Anwendungen in der Abwasserreinigung.
TU-Teilprojekt untersucht unter anderem neue Komponenten und Konzepte für die dezentrale Erzeugung von Wasserstoff
Im Rahmen des Demonstrationsvorhabens „PEM4Heat“ soll die Wärmeversorgung im Rathaus der südthüringischen Kreisstadt Sonneberg in naher Zukunft mit lokalem Wasserstoff realisiert werden. Das Projekt, in dem die Professur Umformendes Formgeben und Fügen der TU Chemnitz involviert ist, startete zum 1. März 2021 und läuft über drei Jahre. Innerhalb des Vorhabens werden neue Komponenten und Konzepte für die dezentrale Erzeugung von Wasserstoff, die Verdichtung und die effiziente Nutzung des Gases im Wärmesektor erprobt. Die Schwerpunkte der technischen Entwicklungsarbeiten sind ein Proton-Exchange-Membrane-(PEM)-Hochdruckelektrolyse-Stack, ein neuartiger H2-Hochdruckverdichter sowie ein Wasserstoff-Sauerstoff-Kreislaufmotor, deren Wärmeauskopplung mit einer Standard-Brennstoffzelle verglichen werden soll.
Durch neu konzipierte Programme zur Aus- und Weiterbildung von H2-Fachkräften soll die notwendige Expertise für die angestrebte Markteinführung dieser neuartigen Komponenten in der Region aufgebaut werden. An „PEM4Heat“ beteiligen sich insgesamt fünf wissenschaftliche und industrielle Partner aus Thüringen, Sachsen-Anhalt und Sachsen sowie die Stadtverwaltung und die Staatliche Berufsbildende Schule Sonneberg.
Effizientere Komprimierung des Wasserstoffs für besseren Transport und bessere Betankung
Im Zentrum der Forschungsarbeiten der TU Chemnitz steht dabei die Entwicklung des neuartigen H2-Verdichter-Konzeptes, mit dem der Wasserstoff von 40 auf bis zu 1.000 bar effizient komprimiert werden soll. Aufgrund der geringen Dichte des Gases wird diese Kompression für den Transport und die Anwendung – zum Beispiel für die Betankung von Brennstoffzellenfahrzeugen – notwendig.
Die Professur Umformendes Formgeben und Fügen leistet für dieses Ziel einen wesentlichen Beitrag durch die Entwicklung einer neuartigen Metallmembran zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Hochdruckverdichters. Innerhalb eines Membrankompressors wird das Medium durch die zyklische Bewegung einer elastischen Metallfolie verdichtet. Als Herangehensweise zur Entwicklung eines Lösungsansatzes soll die komplette Prozesskette der Membran von der Herstellung bis hin zum zyklischen Einsatz innerhalb des Verdichters mittels numerischer Simulation und Experiment ganzheitlich abgebildet und untersucht werden.
Hintergrund: H2-Well – hydrogen technology for better living
Das BMBF hat im Forschungsprogramm WIR! – Wandel durch Innovation in der Region 20 Initiativen ausgewählt, die ostdeutschen Regionen im strukturellen Wandel neue Perspektiven eröffnen wollen. Eine dieser Initiativen ist die „Wasserstoffquell‐ und Wertschöpfungsregion Main‐Elbe-Link“, kurz H2-Well. Mit mehr als 40 Partnern und Unterstützern aus der Region zwischen Main und Elbe soll im Rahmen von H2-Well der Strukturwandel vorangetrieben und mit Wasserstofftechnologien neue Wertschöpfung entstehen. Mit dem Ziel, die weltweit erste dezentrale grüne Wasserstoffregion entstehen zu lassen, werden mehrere Demonstrationsvorhaben initiiert, in denen sämtliche energierelevante Sektoren über Wasserstofftechnologien miteinander verknüpft werden.
Zu den Partnern im Rahmen des Vorhabens „PEM4Heat“ gehören neben der TU Chemnitz die AVX/KUMATEC Hydrogen GmbH & Co. KG als Verbundkoordinator, die WTZ Rosslau gGmbH, die ISLE Steuerungstechnik und Leistungselektronik GmbH, die IAB - Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gemeinnützige GmbH sowie die Stadt Sonneberg/Rathaus und die Staatliche Berufsbildende Schule Sonneberg.
Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Verena Kräusel, Leiterin der Professur Umformendes Formgeben und Fügen der TU Chemnitz, Telefon 0371 531-32195, E-Mail verena.kraeusel@mb.tu-chemnitz.de.
Matthias Fejes
12.05.2021
