Wasserstoff-Lkw und Tankstelle
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06.04.2022 | Wasserstoff

Forschungsbedarfe und Förderstrategien: Experten geben detaillierten Überblick

Fachwissen, Forschungsbedarf, Vernetzung: Rund 220 Mitglieder des Forschungsnetzwerks Wasserstoff haben sich im Rahmen einer virtuellen Vollversammlung Ende März zum neuesten Stand der Wasserstoff-Forschung in Deutschland ausgetauscht.

Dabei präsentierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Langfassung ihrer im vergangenen September an Vertreter der Bundesregierung übergebenen Expertenempfehlung. In dem neuen Dokument stellen sie die bereits adressierten Fachthemen detailliert dar und ordnen diese in kurz-, mittel- und langfristige Forschungsbedarfe ein.

  • Damit praxistaugliche Technologien schnell industriell umgesetzt werden können, müssen Kosten gesenkt werden. Das geht, indem Effizienz- und Lebensdauer gesteigert und industrielle Herstellverfahren etabliert werden,
  • Disruptive Verfahren mit bislang geringem Technologiereifegrad, aber dem Potenzial einer deutlichen Effizienzsteigerung, sollten weiterentwickelt werden.
  • Eine systemische Optimierung von Prozess- und Wertschöpfungsketten, bei der Integration ins Energiesystem durch elektrische Systemtechnik sowie bei Standardisierung und Normierung ist nötig.

(vorgestellt von Juliane Prause, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, und Tom Smolinka, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE)

  • Herausforderungen bei Infrastrukturen und Systemintegration betreffen Synchronisation, chemische Versorgung und großskaligen Transport.
  • Nötig sind Technologieoffenheit und ein gesamtsystemischer Ansatz.
  • Der Fokus der Forschungs- und Entwicklungs (FuE)-Maßnahmen sollte darauf liegen, Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit zu erhöhen, Nachhaltigkeit zu fördern und Resilienz zu stärken.
  • Es ist wichtig, den Markteintritt erster Technologieoptionen parallel zu notwendigen FuE-Maßnahmen zeitnah umzusetzen.
  • Beachtet werden sollten Kompatibilität sowie Interoperabilität.
  • Standards und Normungen müssen über alle Themenbereiche klar definiert werden.

(vorgestellt von Carsten Agert, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, und Geert Tjarks, EWE Gasspeicher GmbH)

  • Der Forschungsbedarf wird zeitlich eingeordnet priorisiert in einen unmittelbaren, kurz-, mittel- und langfristigen Forschungsbedarf.
  • Der technologische Reifegrad (TRL) der Technologien wird je nach Anwendungsfeldern benannt, da sich TRL in den branchenspezifischen Anwendungen unterscheiden.
  • Für die stoffliche und energetische Nutzung des Wasserstoffs stehen eine Vielzahl von Technologien zur Verfügung. Es ist essenziell, dass die Forschung weiterhin technologieoffen erfolgt und Wasserstoff in allen Sektoren als Lösungsoption untersucht wird. Nur so kann das enorme Potenzial, Treibhausgasemissionen zu reduzieren optimal ausgeschöpft werden.
  • Innovative Technologien zur Nutzung von Wasserstoff können einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der deutschen Exportwirtschaft leisten und so langfristig Arbeitsplätze in Deutschland sichern.

(vorgestellt von Jens Reichel, thyssenkrupp Steel Europe)

  • Übergeordnete Themen sollten so ausgestaltet werden, dass die Wasserstoffnutzung zu den allgemeinen sozialen, ökologischen und wirtschaftlichen Zielen beiträgt.
  • Benötigt werden verlässliche Qualitäts- und Sicherheitsstandards für innovative Technologien. Sie schaffen Vertrauen, in Wasserstofftechnologien zu investieren und bilden die Grundlage für eine gesellschaftliche Akzeptanz.
  • Geeignete und verlässliche Rahmenbedingungen sind wichtig, damit neue Geschäftsmodelle entlang der gesamten Wertschöpfungskette entwickelt werden können.
  • Das Thema Nachhaltigkeit sollte in ökologischer, ökonomischer und sozialer Dimension integraler Bestandteil von Forschung sein.
  • Innovative Förderformate sollten weiterentwickelt sowie gegebenenfalls neue Formate etabliert werden.

(vorgestellt von Kai Holtappels, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM, und Simon Pichlmaier, Forschungsstelle für Energiewirtschaft FfE)

Das in der Langfassung gesammelte Know-how stellen die Expertinnen und Experten auch den Beteiligten des Projekts „H2-Kompass – Werkzeug zur Erstellung einer Roadmap für eine deutsche Wasserstoffwirtschaft“ zur Verfügung. Wie Andrea Lübcke (Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Acatech) und Kurt Wagemann (Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie, Dechema) erläuterten, ist H2-Kompass ein Knotenpunktprojekt, das die Ergebnisse anderer relevanter Projekte bündelt. Dabei setzen die Fachleute besonders auf den engen Austausch mit den Mitgliedern des Forschungsnetzwerks Wasserstoff. Das Ziel von H2-Kompass ist es, die zukünftigen Wasserstoff-Handlungsbedarfe und mögliche Förderstrategien in Deutschland zu bündeln und für die Bundesregierung aufzubereiten.

Wie der von der Bundesregierung berufene, unabhängige, überparteiliche Nationale Wasserstoffrat (NWR) organisiert ist und welche Aufgaben der NWR hat, stellte Sylvia Schattauer vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES vor. Zum Beispiel gibt der Nationale Wasserstoffrat Handlungsempfehlungen, wie die Nationale Wasserstoffstrategie umgesetzt und weiterentwickelt werden kann. Diese Empfehlungen basieren unter anderem auf den in der Langfassung zusammengefassten Erkenntnissen des Forschungsnetzwerks. Ein intensiver Dialog zwischen allen Wasserstoff-Akteuren ist daher explizit gewünscht. So kündigte Schattauer zum Beispiel an, dass der NWR mit kontrovers diskutierten Themen gern auf das Forschungsnetzwerk zukommen und die Expertise der Mitglieder in Form von Stellungnahmen einholen möchte. Zugleich ist die von Schattauer geleitete Arbeitsgruppe 1 „Forschungs- und Entwicklungsbedarfe“ Anlaufstelle für die Mitglieder des Forschungsnetzwerks, für die Beteiligten des H2-Kompasses sowie der Wasserstoff-Leitprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Dies sind die Vorhaben H2Giga, H2Mare und TransHyDE. Die Partner von H2Giga erforschen und entwickeln Technologien zur Serienfertigung von Wasserelektrolyseuren, wie Isabel Kundler (Dechema) erläuterte. Erst wenn diese Geräte im industriellen Maßstab hergestellt werden können, wird es möglich, grünen Wasserstoff im Gigawatt-Bereich zu produzieren und eine Wasserstoffwirtschaft aufzubauen. Bislang sind zwar Elektrolysetechnologien mit einem hohen technologischen Reifegrad vorhanden, jedoch werden diese vielfach noch in Manufaktur mit geringem Durchsatz und hohen Kosten hergestellt.

Der Fokus des Vorhabens H2Mare liegt darauf, grünen Wasserstoff sowie Synthese-Folgeprodukte auf hoher See zu erzeugen. Die Chancen ergeben sich durch die guten Windbedingungen auf dem Meer. Wasserstoff in Offshore-Anlagendirekt aus Windenergie ohne Netzanbindung herzustellen, kann die Kosten gegenüber der Erzeugung an Land deutlich senken und örtliche Netzstrukturen entlasten, wie Klaus Litty vom Fraunhofer IWES aufzeigte. Darüber hinaus stehen vor der Küste wesentlich größere Flächen zur Erzeugung von Windenergie zur Verfügung als an Land – ein weiterer Vorteil der Offshore-Wasserstoffherstellung.

Mario Ragwitz vom Fraunhofer-Institut für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEGberichtete von den Projekten im Rahmen von TransHyDE. Ziel des Vorhabens ist es, Technologien zu entwickeln, wie Wasserstoff transportiert werden kann und zu zeigen, wie Pilotanlagen industriell skaliert werden können. Klar ist: Ohne passende Transport-Infrastruktur kann eine Wasserstoffwirtschaft nicht funktionieren. Für den Import bedarf es zum Beispiel anderer Lösungen als Gasleitungen.

Zum Abschluss gaben das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz und der Projektträger Jülich den Teilnehmenden einen Ausblick auf die kommenden Aktivitäten. Für Herbst 2022 ist geplant, sich in Präsenz in Berlin zu treffen, um sich persönlich kennenlernen und austauschen zu können. Die Mitglieder des Forschungsnetzwerks sind ausdrücklich aufgerufen, ihre Ideen und Wünsche aktiv einzubringen und so das Programm mitzugestalten. (kkl)

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Weitere Informationen und Dokumente finden Mitglieder des Netzwerks im Intranet der Forschungsnetzwerke.

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Zur Langfassung der Expertenempfehlung

Die Langfassung der Expertenempfehlung wurde in einem interaktiven Dialogprozess von den Mitgliedern des Forschungsnetzwerks Wasserstoff erstellt.

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