Auf dem Weg zu einer nachhaltigen und kohlenstoffarmen Wirtschaft leistet er einen wichtigen Beitrag zur
Damit grüner Wasserstoff zukünftig in großen Mengen kostengünstig produziert, transportiert und gespeichert werden kann, kommt es aktuell darauf an, dass der Sprung von der Forschung in die industrielle Umsetzung gelingt. Der Mittelstand spielt dabei eine wichtige Rolle, da er in der Lage ist, schnell auf veränderte Marktbedingungen zu reagieren und neue Technologien zur Marktreife zu bringen.
Viele mittelständische Unternehmen stellen Komponenten und Systeme für die Wasserstofftechnologie her, wie beispielsweise Brennstoffzellen, Wasserstofftanks und Elektrolyseure. Außerdem sind viele mittelständische Unternehmen als Anwender von grünem Wasserstoff tätig, als Betreiber von Wasserstofftankstellen oder Unternehmen, die Wasserstoff für die Erzeugung von Wärme und Strom nutzen.
Unsere Showcases geben Einblicke in Forschung, Praxis und Initiativen im Netzwerk der AIF.
Grüner Wasserstoff zur Zementherstellung
Problem
- Zementherstellung gehört zu den energieintensivsten Industriebereichen und verursacht Emissionen von ca. 1 t CO2 pro 1 t Zement (2/3 Prozessemissionen, 1/3 Brennstoffemissionen); in Deutschland ca. 35 Millionen t pro Jahr.
- Effiziente und bezahlbare Nutzung des Wasserstoffs im Zementwerk: ca. 4.000 MW Strom werden benötigt, um die kohlenstoffhaltigen Brennstoffe der Zementindustrie auf Wasserstoff umzustellen.
Wirkung
- Wasserstoff-Zwischenspeicherung im Zementwerk; Wasserstoff-Anwendung als Brennstoff bei dem Klinkerbrennprozess.
- Labor- und Technikumsversuche für den industriellen Maßstab zur CO2-Reduktion.
- Technologieexport in weitere mittelständische Unternehmen, z.B. des Anlagenbaus, möglich.
Beitrag zur Transformation
- Dekarbonisierung der Zementindustrie.
- Effiziente Herstellung des Wasserstoffs für die Zementklinkerproduktion.
Einbindung Mittelstand
- 8 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, davon 6 KMU.
- Wissenstransfer branchenübergreifend.
Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.
AIF-Forschungsvereinigung
VDZ Technology gGmbH
Stromverteiler aus der Papiermaschine
Elektrolysesysteme bilden einen wichtigen Kostenfaktor bei der Herstellung von Grünem Wasserstoff. Künftig können funktionale Stromverteiler auf hochproduktiven Papiermaschinen erzeugt werden. Im Vergleich zu den bisherigen Titansinterkörpern werden mit dem neuen „Papier“ ein Fünftel der Kosten eingespart und der Wirkungsgrad des Elektrolyseprozesses erhöht. Mehr Information im 4-minütigen Film.
Problem
- Für die Erzeugung von grünem Wasserstoff benötigt man Elektrolyse-Zellen.
- Hauptkostenfaktor bei deren Herstellung sind Stromverteiler, die aus feinen metallischen Vliesen, Geweben und Sinterkörpern aus Titan bestehen.
Wirkung
- Durch alternative Materialien und technologische Konzepte können funktionale Stromverteiler zukünftig auf hochproduktiven Papiermaschinen erzeugt werden.
- Elektrolysezellen können dadurch produktiver und um ein Fünftel kostengünstiger gefertigt werden.
Beitrag zur Transformation
- Das Projekt legt die Grundlage für einen echten Innovationssprung.
- Kostengünstige Elektrolysesysteme unterstützen die großtechnische Verbreitung der Wasserstoff-Technologie.
Einbindung Mittelstand
- Technologie ist unmittelbar für mittelständische Unternehmen nutzbar.
- 12 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, intensive Transferaktivitäten.
Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.
AIF-Forschungsvereinigung
Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. (IUTA)
Weitere Mitglieder
Papiertechnische Stiftung Heidenau (PTS)
Modelle zur Bewertung von Wasserstofftankstellen
Problem
- Hoher Optimierungsbedarf bei der Entwicklung von Wasserstofftankstellen (hydrogen refueling station – HRS); Bedarf für Lkw und Busse steigt.
Wirkung
- Ziel: Einzelmodelle der wichtigsten Komponenten und ein HRS-Gesamtmodell mit der Simulationssoftware Matlab-Simulink entwickeln.
- Ökonomischer Vergleich verschiedener Tankstellenkonzepte und der Auslastungen bei spezifischen Wasserstoffbereitstellungskosten.
Beitrag zur Transformation
- Weiterentwicklung und energetische Optimierung von Wasserstofftankstellen für die Betankung von Pkw, Lkw und Bussen = Dekarbonisierung des (Liefer-)Verkehrs.
- Bisher 95 Wasserstofftankstellen in Deutschland (140 europaweit).
Einbindung Mittelstand
- KMU, die sich mit HRS-Teilbereichen befassen, simulieren Anforderungen an Komponenten für Neuentwicklungen.
- 16 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, darunter 11 KMU.
Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.
AIF-Forschungsvereinigung
Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. – IUTA
H2-Zumischung bei der Glasherstellung
Problem
- Für jährlich rund 7,8 Mio. Tonnen verkaufsfähigen Glases fallen pro Jahr rund 4 Mio. Tonnen CO2-Emissionen an.
- Der Einsatz von Wasserstoff in der Schmelzwanne beeinflusst indirekt über den erhöhten Wasserdampfanteil im Abgas die Glaseigenschaften.
Wirkung
- experimentelle und numerische Untersuchungen zur Auswirkung von H2-Zumischung auf verschiedene Prozessschritte der Glasherstellung.
- Lösungen und Handlungsempfehlungen, um Auswirkungen auf das Produkt beim Wasserstoff-Einsatz zu vermeiden.
Beitrag zur Transformation
- Deutschland ist größter Glashersteller Europas = Wasserstoff-Nutzung bringt weitreichende verbrennungsbasierte CO2-Emissionsreduktion.
- Wissenstransfer in andere Branchen.
Einbindung Mittelstand
- 9 Unternehmen im Projektbegleitenden Ausschuss, davon 5 KMU.
Das Projekt wurde im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit öffentlichen Mitteln unterstützt.
Wasserstoff-Leitprojekt TransHyDE
- Das Wasserstoff-Leitprojekt TransHyDE hat zum Ziel, eine Wasserstoff-Transport-Infrastruktur zu entwickeln.
- Das Teilprojekt „Sys“ kümmert sich um die Systemanalyse zu Transportlösungen für grünen Wasserstoff. Hier sind drei Forschungsvereinigungen der AIF engagiert:
■ die DECHEMA
■ der DVGW und
■ die PTS. - TransHyDE wird durch das Bundesforschungsministerium gefördert, ist im April 2021 gestartet und wird durch ein Konsortium aus über 50 Mitgliedern bearbeitet.
- Da insbesondere für den Import andere Lösungen als Gas-Pipelines benötigt werden, entwickelt das Projekt verschiedene Technologien zum Wasserstoff-Transport, bewertet und demonstriert sie.
AIF-Forschungsvereinigungen
Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW)
Weitere Mitglieder
Papiertechnische Stiftung (PTS)
DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.
Weiterführende Videos zu Forschungsprojekten aus dem Themenfeld Wasserstoff
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Mehr InformationenInnovative Wasserstofftechnologien
Der CO2-Ausstoß ist einer der wichtigsten Faktoren für die Erderwärmung. Ziel der Nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung ist es daher, auf Basis der Wasserstofftechnologie den CO2-Ausstoß in Industrie, Verkehr und Energieproduktion zu senken.
Außerdem sollen die zukünftige nationale Versorgung mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energien und dessen Folgeprodukte gesichert und deutsche Unternehmen und ihre Wettbewerbsfähigkeit gestärkt werden, indem Forschung und Entwicklung und der Technologieexport rund um innovative Wasserstofftechnologien forciert werden.
Die im branchenübergreifenden und technologieoffenen Industrienetzwerk der AIF organisierten Forschungsvereinigungen arbeiten u.a. an Technologien zur wirtschaftlicheren Gewinnung, Speicherung, Verteilung und Nutzung von grünem Wasserstoff.
