Vernetzt, dezentral und modular: Die Wasserstoffproduktion von morgen

Um grünen Wasserstoff dezentral und modular entlang der Wertschöpfungskette produzieren und verteilen zu können, haben Forscher das Konzept der Wasserstofffabrik neu gedacht.

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Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Schaltbau GmbH

Um das Konzept der Wasserstoff-Fabrik umsetzen zu können, entwickeln die Fraunhofer-Forscher modular erweiterbare Teilkomponenten, die – miteinander vernetzt – in Gewerbe- und Industrieparks realisiert werden. Abhängig von den Gegebenheiten vor Ort werden für die Erzeugung des Wasserstoffs elektro- oder biochemische Verfahren genutzt.

„Es ist nicht überall möglich, Wind- und Photovoltaik-Anlagen zu bauen. Wir setzen auf standortabhängige Lösungen und nutzen gegebenenfalls Biogasanlagen für die Produktion. Eine Pilotanlage bei Gommern in Sachsen-Anhalt ist in Planung“, führt Dr. Torsten Birth vom Fraunhofer IFF aus. „Das Endergebnis ist aber immer grüner Wasserstoff.“

Im Projekt HyPerFerMent I arbeitet das Fraunhofer IFF gemeinsam mit MicroPro und Streicher Anlagenbau an der regenerativen Wasserstoffproduktion aus Biomasse. Durch ein spezielles Gärungsverfahren, ähnlich dem der Biogasproduktion, und unter Einsatz bestimmter Mikroorganismen könnte direkt aus organischen Reststoffen Wasserstoff erzeugt werden. Als Stoffwechselprodukt bestimmter Bakterien entsteht ein Gasgemisch aus H₂ und CO₂ mit 50 bis 60% Wasserstoffgehalt, das durch nachfolgende CO₂-Abtrennung problemlos aufgereinigt werden kann. „Die fermentative Erzeugung von Biowasserstoff wird künftig eine wichtige Rolle bei der dezentralen Produktion des Energieträgers spielen“, sagt Birth.

Mit dem Kleinverteilsystem Mobile Modular H₂ Port (MMH₂P) realisieren die Forscher eine mobile, modulare Wasserstofftankstelle für Kurzstrecken unter 200 km. Auf einem Kleinanhänger befinden sich erweiterbare Druckspeichersysteme mit Kompressoren, die betankt werden können und zudem in der Lage sind, Wasserstoff abzugeben.

Wichtig ist den Forschern eine systemisch integrierte Wasserstoffproduktion. Das heißt, sie nutzen nicht nur den bei der Elektrolyse erzeugten Wasserstoff, sondern auch den Sauerstoff – etwa für Schweißprozesse oder zur Ozonierung für Kläranlagen. Mit der Zufuhr von Ozon lassen sich problematische Mikroverunreinigungen wie Pharmaka, Pflanzenschutzmittel oder Kosmetika aus Abwässern entfernen. Ein weiteres Anwendungsszenario: In der Landwirtschaft kann der Sauerstoff für die Entschwefelung der Biogasanlage verwendet werden.

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