Wasserstoff sicher speichern: Fraunhofer IWM evaluiert Materialien für Röhrenspeicher

Wasserstoff kommt im Rahmen der Energiewende eine wichtige Rolle zu. Wissenschaft und Industrie arbeiten momentan an Speicher- und Transportsystemen für Wasserstoff. Grundlage dafür ist, das Verhalten von metallischen Werkstoffen, insbesondere Stählen, im Kontakt mit Wasserstoff genau zu beschreiben und zu beurteilen. Im Rahmen des BMBF-Leitprojekts H2Mare wird das Fraunhofer IWM im Verbundprojekt H2Wind Kriterien zur Bewertung von Werkstoffen und Bauteilen für sogenannte Röhrenspeicher entwickeln und evaluieren. Die Erkenntnisse tragen zum unfallsicheren und dauerhaften Betrieb einer realen Speicher-Infrastruktur für Wasserstoff bei.

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    Um Wasserstoff sicher zu speichern, müssen Materialien wie beispielsweise Stahl dem Gas dauerhaft standhalten. Vor allem Schweißnähte, die im Vergleich zum Grundwerkstoff eine andere Struktur aufweisen, 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 Prof. Dr. 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. »Aufbauend auf unseren vielfältigen Erfahrungen und unserem Knowhow können wir so einen wichtigen Beitrag für eine sichere Wasserstoff-Infrastruktur leisten«, so Prof. Dr. Christian Elsässer.

    Wissen vereinen

    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 zielt darauf ab, dass ein völlig neuer Anlagentyp künftig auf dem Meer seinen Platz findet – 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 2 assoziierte Partner beteiligt. Das BMBF fördert das Projekt vom 01.04.2021 bis 31.03.2025 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 großskaliger Wasser-Elektrolyseure (H2Giga), die Erzeugung von Wasserstoff und Folgeprodukten auf hoher See (H2Mare) sowie Technologien für den Transport von Wasserstoff (TransHyDE).

    Über die Wasserstoff-Leitprojekte

    In den Wasserstoff-Leitprojekten arbeiten über 240 Partner aus Wissenschaft und Industrie zusammen. Im Frühjahr sind die Projekte auf Basis unverbindlicher Förder-Inaussichtstellungen gestartet. Insgesamt wird die Förderung über 740 Millionen Euro betragen.