Grüner Wasserstoff

© Uni Hannover/IfES

Wasserstoff – erzeugt aus erneuerbaren Energien – als Baustein für die Energiewende und den Klimaschutz: Das Programm "Innovationslabore für Wasserstofftechnologien" des niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur (MWK) fördert Forschungsverbünde, die an der Weiterentwicklung dieser Zukunftstechnologie arbeiten. Zwei der fünf geförderten Projekte werden von der Leibniz Universität Hannover (LUH) geleitet, an einem weiteren Verbund ist die LUH beteiligt. Von den fünf in der ersten Ausschreibungsrunde erfolgreichen Projekten werden im kommenden Jahr drei ausgewählt. Diese werden dann ab Sommer 2021 mit je zwei Millionen Euro gefördert. Für die erste derzeit laufende Phase gibt es 100.000 Euro pro Projekt.

Grüner Wasserstoff

Forschung und Innovationen rund um den "grünen Wasserstoff" stehen im Fokus des niedersächsischen Förderprogramms – von Erzeugung und Weiterverarbeitung über Transport und Speicherung bis hin zur Verwendung. Die zwei Innovationslabore unter der Federführung der LUH befassen sich mit der Wasser-Elektrolyse und der Wasserstoff-Verbrennung.

CO2-freie Verbrennung

Um Wasserstoff als Energieträger zu nutzen, muss Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten werden – ein sehr energieintensiver Prozess. Umweltschonend und effizient ist die Wasserstofftechnologie dann, wenn für den Spaltungsprozess, die Elektrolyse, Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind- oder Solarkraft genutzt wird. Auf diese Weise hat Wasserstoff ein großes Potenzial als Energieträger der Zukunft: Bei seiner Verbrennung entsteht kein CO2.

Prozess der Wasser-Elektrolyse

Mit dem Prozess der Elektrolyse befasst sich das Forschungsprojekt, an dem Prof. Dr.-Ing. Richard Hanke-Rauschenbach, Institut für Elektrische Energiesysteme der LUH, gemeinsam mit seinen Kollegen von unterschiedlichen niedersächsischen Hochschulen und Forschungseinrichtungen arbeitet. Das Ziel ist eine deutlich effizientere Wasserstofferzeugung. "Wir bewegen uns da schon heute klar im industriellen Maßstab, aber wir arbeiten daran, den Wirkungsgrad und die Lebensdauer im Prozess noch einmal zu erhöhen und die Kosten zu reduzieren", erläutert Prof. Hanke-Rauschenbach. Dafür entwickeln die Wissenschaftler einen Werkzeugkasten, bestehend aus experimentellen Analysemethoden und mathematischen Modellen. Mit diesem wird es möglich sein, den Einsatz neuer Materialien und Komponenten in der Wasser-Elektrolyse optimal zu begleiten und so zu den oben genannten Zielen beizutragen.

Verbrennung von Wasserstoff

© Uni Hannover / ITV / Research Center for Sustainable Fuel Combustion

Die Verbrennung von Wasserstoff steht im Fokus des zweiten Innovationslabors unter Federführung der Leibniz Universität. Im Projekt von Prof. Dr. Dinkelacker, Institut für Technische Verbrennung, und seinen Kolleginnen und Kollegen von Partnerhochschulen und -einrichtungen geht es darum, wie Wasserstoff in annähernd herkömmlichen Verbrennungsmotoren oder zukünftigen Flugtriebwerken eingesetzt werden kann. Neben der Umwandlung in Strom ist dies eine weitere Möglichkeit, Wasserstoff klimaschonend unter anderem für den Mobilitätssektor nutzbar zu machen. "Unser Ziel ist es, Motoren oder Triebwerke klimaneutral anzutreiben“, sagt Prof. Dinkelacker. Bei der Verbrennung entstehen keine Treibhausgasemissionen und sehr wenig Schadstoffe. "Es ist nur noch etwas Stickstoff, der anfällt. Wir arbeiten im Projekt daran, auch diese Freisetzungen noch zu reduzieren", erläutert der Experte. In etwa fünf bis acht Jahren könnte die Entwicklung nach Einschätzung von Prof. Dinkelacker so weit sein, dass seriennahe Motoren zur Verfügung stünden. Bei Flugtriebwerken wird die Serienreife etwa 2035 erwartet. Ziel ist die vollständige nachhaltige Mobilität ohne Öl oder andere fossile Brennstoffe.

(Veröffentlicht: 18. November 2020)