Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF arbeiten an einem Konzept, um grünen Wasserstoff dezentral und modular für Industrie, Gewerbe und Verkehr entlang der Wertschöpfungskette zu produzieren und zu verteilen. Für die Wasserstofffabrik der Zukunft entwickeln die Forscher modular erweiterbare Teilkomponenten, die – miteinander vernetzt – in Gewerbe- und Industrieparks realisiert werden.
Abhängig von den Gegebenheiten vor Ort werden elektro- oder biochemische Verfahren genutzt, um Wasserstoff zu erzeugen. "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", erläutert Torsten Birth, Wissenschaftler am Fraunhofer IFF. Das Endergebnis sei aber immer grüner Wasserstoff, betont der Ingenieur.
Wasserstoff aus Biomasse
Im Projekt HyPerFerMent I etwa arbeiten die Fraunhofer-Forscher gemeinsam mit externen Partnern 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 Prozent 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", ist Birth überzeugt.
Mit dem Kleinverteilsystem Mobile Modular H2 Port (MMH2P) realisieren die Forscher eine der erwähnten Teilkomponenten: eine mobile, modulare Wasserstofftankstelle für Kurzstrecken unter 200 Kilometer. Auf einem Kleinanhänger befinden sich erweiterbare Druckspeichersysteme mit Kompressoren, die betankt werden können und zudem in der Lage sind, Wasserstoff abzugeben. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Vorhaben.
Desinfektion mit Ozon
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.
Know-how zur Umsetzung der Wasserstofffabrik konnte das Forscherteam in den Projekten "Energieregion Staßfurt 2020" und "Energieregion Ostharz" sammeln. In den Vorhaben ging es um die Umsetzung eines regionalen Energiekonzeptes zur Umstellung der Energieversorgung in den verschiedenen Sektoren (Strom, Gas, Wärme, Mobilität) von fossilen Energieträgern auf regional erzeugte erneuerbare Energien sowie um die Entwicklung regenerativer Sektorenkopplungssysteme. (amo)
