Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) wird seine Forschungsinfrastruktur im Bereich Wasserstoff-Erzeugung und eFuels am Standort Stuttgart weiter ausbauen. Das Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg stellt dafür Fördermittel in Höhe von über vier Millionen Euro aus dem Programm „REACT-EU“ (Aufbauhilfe für den Zusammenhalt und die Gebiete Europas) zur Verfügung.

„Der Ausbau der Forschungsinfrastruktur zur Entwicklung innovativer Technologien im Bereich Wasserstoff und eFuels ist notwendig, um die Verbreitung dieser Zukunftstechnologien bei uns im Land voranzubringen. Zusätzlich unterstützen wir unsere Unternehmen dabei, sich mit klimafreundlichen Innovationen rasch und erfolgreich am Weltmarkt zu platzieren. Das ist wichtig, um die Transformation erfolgreich zu bewältigen“, erläuterte Ministerin Nicole Hoffmeister-Kraut bei der Überreichung des Förderbescheids.

Forschung wird intensiviert

Die Erweiterungen der Forschungen am ZSW betreffen vor allem drei Bereiche: Elektrolysesystem- und Elektrolyseprüftechnik, Recyclingtechnologien für die Erzeugung von Wasserstoff aus Kunststoffabfällen sowie Direct Air Capture-Technologien zur CO2-Gewinnung aus Luft als Grundlage für die Synthese von kohlenstoffbasierten synthetischen Kraftstoffen (eFuels).

Mit dem Projekt HyGenLab (Hydrogen Generation Labor) will das ZSW laut einer Pressemitteilung seine Laborinfrastruktur im Bereich von Schlüsseltechnologien zur Wasserstofferzeugung erweitern, um die Entwicklung für die Industrie zu beschleunigen. Das betrifft insbesondere die Elektrolysetechnologie. „Unser Ziel ist es, innovative Ansätze für die Technologieskalierung zu entwickeln und der Industrie standardisierte Testmöglichkeiten anzubieten, um den Markthochlauf der Wasserstofftechnologien zügig voranzutreiben“, so Marc-Simon Löffler, Fachgebietsleiter Regenerative Energieträger und Verfahren. Das sei die Voraussetzung für den Übergang zur Serienfertigung von Elektrolyseuren bis in den Multi-Megawatt-Maßstab. Die Erweiterung der Laborinfrastruktur, die bis Mitte 2023 am ZSW abgeschlossen sein soll, umfasst neben verschiedenen Elektrolyseprüfständen vom Kilowatt- bis in den Megawatt-Maßstab auch Messtechnik und Analysegeräte für die Qualitätssicherung von Bauteilen und Komponenten für Elektrolyseure. Hierzu zählt unter anderem die standardisierte Handhabung der mehrere Tonnen schweren Elektrolyseblöcke.

Steigender Testbedarf

Weil viele Unternehmen in die Wasserstoff-Produktion einsteigen werden, rechnet Marc-Simon Löffler damit, dass der Testbedarf für die Hersteller von Elektrolyseuren und deren Komponenten signifikant zunehmen und damit auch die Anforderung an das Qualitätsmanagement steigen wird. Das ZSW betreibt am Standort Stuttgart bereits ein Testfeld für Alkalische Elektrolyseure. Für die Zukunft ist der Aufbau eines Elektrolysetestzentrums geplant.

Neben dem Bereich Elektrolyse soll das HyGenLab auch mit einer Hochtemperatur-Prozesstechnik für die Erforschung der Pyrolyse von Kunststoffabfällen ausgestattet werden, um mit dieser Technik Wasserstoff zurückzugewinnen. Die Pyrolyse ist ein thermochemischer Umwandlungsprozess, in dem organische Verbindungen bei hohen Temperaturen und weitgehend unter Ausschluss von Sauerstoff gespalten werden. Mit der Laborerweiterung sollen verschiedene Recyclingtechnologien für umweltfreundliche und nachhaltige Kreisläufe entwickelt werden. Dazu gehören unter anderem Verfahren, um CO₂-neutralen Wasserstoff und festen Kohlenstoff aus nichtsortenreinen Kunststoffabfällen zu erzeugen. Dabei fallen die CO₂ Emissionen weg, die ansonsten bei der Verbrennung von Kunststoffabfällen entstehen. Voraussetzungen für die CO₂-Neutralität des Verfahrens sind die Wärmeversorgung des Hochtemperaturreaktors aus erneuerbaren Energiequellen sowie die dauerhafte Bindung des Kohlenstoffs in fester Form. „Wir bauen den Bereich Circular Economy (Kreislaufwirtschaft) derzeit aus, um mit unseren Forschungen den Übergang von der linearen "take-make-waste" Wegwerfwirtschaft zu einer Kreislaufwirtschaft im Kontext der Energiewende zu unterstützen“, erklärt Marc-Simon Löffler.

eFuels im Blick

Der dritte Schwerpunkt des HyGenLab betrifft die Umwandlung von Wasserstoff in eFuels. Um Wasserstoff, der in Ländern wie Australien oder Südamerika produziert wird, nach Europa zu bringen, muss er in flüssige Energieträger wie Kohlenwasserstoffe (eFuels) umgewandelt werden, die sich kostengünstig und leicht über die bereits bestehenden Infrastrukturen transportieren lassen. Die eFuels können dann in Deutschland als Kraftstoff für Flugzeuge oder als Rohstoffe für die chemische Industrie genutzt werden. Für den Syntheseprozess wird mittel- bis langfristig die Bereitstellung von CO₂ aus der Luft notwendig sein. Das gilt insbesondere für Produktionsstandorte in Wüstenregionen, die über keine anderen CO₂-Quellen verfügen. „Wir wollen unsere bereits bestehende Testinfrastruktur im Bereich Direct Air Capture (DAC) weiter ausbauen, um DAC-Technologien für eine effiziente, kostengünstige und in große Maßstäbe skalierbare CO₂-Bereitstellung aus der Luft zu entwickeln. So können wir den Markthochlauf und die Industrialisierung dieser Zukunftstechnologie unterstützen“, betont Löffler. (amo)