Neues Fraunhofer Verbundprojekt entwickelt skalierbare Lösungen für grünen Wasserstoff in Südafrika

© Fraunhofer IMWSHalle (Saale) - Südafrika gilt als idealer Standort für die grüne Wasserstoffproduktion, da das Land eine hohe Sonneneinstrahlung, große Windpotenziale und eine große Landfläche bietet. Südafrika könnte daher als sicherer Produzent für grünen Wasserstoff in Zukunft eine wichtige Rolle spielen.

Südafrika verfügt über reichlich erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind, die genutzt werden können, um grünen Wasserstoff zu produzieren. Für Deutschland und Europa könnte das Land somit zukünftig eine wichtige Rolle als Wasserstoffproduzent einnehmen, wenn geeignete Infrastrukturen für die Wasserstoffspeicherung und -verteilung entwickelt werden sowie Produktionskosten gesenkt werden können. Herausforderungen gibt es aktuell jedoch bei der Speicherung und Verteilung des Rohstoffs. Hier knüpft ein kürzlich gestartetes Fraunhofer-Verbundprojekt an, in dem neun Fraunhofer-Institute sowie die Fraunhofer Academy kooperieren.

Übergeordnetes Ziel: Beitrag zur Energiesicherheit in Deutschland und Europa
In dem Projekt „HySecunda“ entwickeln die Fraunhofer-Institute für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE, Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG, Keramische Technologien und Systeme IKTS, Silicatforschung ISC, Schicht- und Oberflächentechnik IST, Windenergiesysteme IWES, System- und Innovationsforschung ISI, Solare Energiesysteme ISE sowie die Fraunhofer Academy in einem Zeitraum von drei Jahren praxisrelevante und skalierbare Lösungen zur Herstellung und Speicherung von grünem Wasserstoff in Südafrika.

Ein zentrales Thema für HySecunda sind zudem markt- und systemgerechte Lösungen für die Zertifizierung von grünem Wasserstoff und seine Derivate. Dabei unterstützen energiesystemische und Wirtschaftlichkeits-Betrachtungen für Erzeugung, Versorgungsketten und Einsatzmöglichkeiten in der Industrie, die Risiken ebenso wie notwendige Rahmenbedingungen frühzeitig aufzeigen. Diese sind Voraussetzung für eine erfolgreiche Kommerzialisierung und den Import nach Deutschland und Europa.

Des Weiteren werden in dem Projekt Lösungen für Capacity Building umgesetzt, etwa durch ein Aus- und Weiterbildungskonzept, das die länderspezifischen Bedarfe der 16 Staaten umfassenden Southern African Development Community (SADC-Region) adressiert. Darüber hinaus unterstützt das Konsortium in aktuellen Projekten zu Wasserstoff-basierten Treibstoffen für die Luftfahrt.

Übergeordnetes Projektziel ist es, über die gebündelte Einbringung der Kompetenzen der Fraunhofer Gesellschaft einen Beitrag zur Energiesicherheit in Deutschland und Europa zu leisten und Langfristige Kooperationen mit der SADC-Region aufzubauen, durch die Wertschöpfung vor Ort möglich wird.

Das Forschungsvorhaben hat ein Gesamtvolumen von ca. 15 Mio. Euro und wird innerhalb des 7. Energieforschungsprogramms des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert.

Vier Schwerpunkte auf technologischer Ebene im Fokus
Innerhalb des Projektes stehen auf technologischer Ebene folgende Schwerpunktthemen auf der Agenda:

Die Entwicklung neuartiger Sensorik, die beispielsweise ein besseres Aufspüren von Lecks in Tanks und Leitungen sowie ein frühzeitiges Erkennen von Korrosions- und Alterungsvorgängen möglich machen soll.

Ein weiterer Schwerpunkt sind neuartige kombinierte Sauerstoff-/Wasserstoff-Barriereschichten. Solche Schichten verhindern das Eindringen von Sauerstoff und Wasserstoff in jeweils andere Teile der Elektrolysezelle oder in die Umgebung. Verbesserte Lösungen steigern somit die Lebensdauer und Sicherheit der eingesetzten Komponenten.

An dritter Stelle stehen kostengünstigere Beschichtungen für Bipolarplatten (BPP), die als leitfähige Trennwände zwischen den einzelnen Zellen dienen. Wegen der extremen Anforderungen an diese Komponenten (Temperatur, Druck, elektrische Spannung, korrosive Bedingungen) werden BPP meist aus Titan, Graphit, Stahl oder Edelstahl gefertigt und die Oberfläche wird zusätzlich mit Edelmetallen wie Gold oder Platin beschichtet. Hier will das Konsortium kostengünstigere Lösungen erproben, die den extremen Betriebsbedingungen gewachsen sind und die nötige Langzeitstabilität bieten.

Das vierte Fokusthema bilden optimierte Lösungen für poröse Transportschichten (PTL). Diese unterstützen den effizienten Transport von Gasen, Flüssigkeiten und Ionen in der Elektrolysezelle und werden zwischen der Elektrode und der Bipolarplatte platziert. Optimierte PTL-Lösungen können die Effizienz der Reaktion erheblich steigern.