Speicher- und Transportsysteme für Wasserstoff sind derzeit ein Bereich, der bei Wissenschaft und Industrie im Fokus ist. Grundlage für die Forschung ist dabei das Verhalten von metallischen Werkstoffen, insbesondere Stählen, im Kontakt mit Wasserstoff. Im BMBF-Leitprojekt H2Mare entwickelt das Fraunhofer IWM im Verbundprojekt H2Wind Kriterien zur Bewertung von Werkstoffen und Bauteilen für sogenannte Röhrenspeicher. Ziel ist der unfallsichere und dauerhafte Betrieb einer realen Speicher-Infrastruktur für Wasserstoff.
Worum geht es genau? Um Wasserstoff sicher zu speichern, müssen Materialien wie beispielsweise Stahl dem Gas dauerhaft standhalten. Schweißnähte verdienen einen besonderen Blick. Im Vergleich zum Grundwerkstoff weisen sie eine andere Struktur auf. Sie dürfen im Kontakt mit Wasserstoff keine erhöhte Schadensanfälligkeit zeigen. Die Speicheranlagen müssen unter mechanischen, thermischen, chemischen und elektromagnetischen Belastungen sicher und zuverlässig betrieben werden können. Damit es nicht zu unkontrollierten Materialschädigungen kommt, ist eine auf Unfallsicherheit und Langlebigkeit ausgerichtete Bewertung von Materialien und Bauteilen wichtig. „Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in unserem Wasserstofflabor zielen darauf ab, Wechselwirkungen von atomarem oder molekularem Wasserstoff im Kontakt mit Werkstoffen mit experimentellen Methoden und theoretischen Modellen zu beschreiben“, erklärt Christian Elsässer, Wissenschaftlicher Koordinator für Zukunftsthemen am Fraunhofer IWM. „Damit ermöglichen wir eine detaillierte mechanistische Beschreibung von Schädigungsabläufen, eine zuverlässige Bewertung des Werkstoff- und Bauteilverhaltens und die Ableitung von Designrichtlinien und Lebensdauervorhersagen für Bauteile.“ Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM wird mit rund 800.000 Euro vom BMBF gefördert.
Zuverlässige Werkstoffe
Zusammen mit sieben leistungsstarken Partnern aus Forschung und Industrie legt das Fraunhofer IWM die nächsten vier Jahre seinen Fokus auf leistungsfähige und zuverlässige Werkstoffe im Kontakt mit Wasserstoff für die nachhaltige und sichere Offshore-Wasserstoff-Produktion.
Das Leitprojekt H2Mare will einem neuen Anlagentyp auf dem Meer den Weg bereiten - 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. An H2Mare sind insgesamt 35 Partner und zwei assoziierte Partner beteiligt. Das BMBF fördert das Projekt seit April 2021 bis April 2025 mit über 100 Millionen Euro.
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 großer Elektrolyseure (H2Giga), die Erzeugung von Wasserstoff und Folgeprodukten auf hoher See (H2Mare) sowie Technologien für den Transport von Wasserstoff (TransHyDE). Die Wasserstoff-Leitprojekte vereinen die Arbeit von über 240 Partner aus Wissenschaft und Industrie. Insgesamt wird die Förderung über 740 Millionen Euro betragen. (nw)
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