Fraunhofer-Verbundprojekt: HySecunda – H2 Beitrag zur globalen Energiesicherheit – Grünen Wasserstoffproduktion aus Südafrika
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Veröffentlicht am: 4. Dezember 2023 / Update vom: 4. Dezember 2023 – Verfasser: Konrad Wolfenstein
Skalierbare Lösungen für grüne H2 Wasserstoffproduktion in Südafrika – Bild: Xpert.Digital
🌿🔋 Das Verbundprojekt HySecunda - Skalierbare Lösungen für grüne Wasserstoffproduktion
🎯🌍 Zusammenfassung und Ziele – Skalierbare Lösungen für grüne Wasserstoffproduktion
Das Verbundprojekt HySecunda zielt darauf ab, die Produktion, Speicherung, Capacity Building und Zertifizierung von grünem Wasserstoff (H2) zu optimieren. Südafrika steht als potenzieller Hauptlieferant für grünen Wasserstoff, auch für Deutschland, in den Startlöchern. Die Herausforderung liegt derzeit bei der Speicherung und Distribution dieses Energieträgers. Neun Fraunhofer-Institute und die Fraunhofer Academy haben sich im Projekt HySecunda zusammengeschlossen, um Lösungen für die Herstellung, Speicherung und Zertifizierung von grünem Wasserstoff zu entwickeln. Darüber hinaus unterstützt das Konsortium das Capacity Building in Südafrika und bei Projekten zu wasserstoffbasierten Treibstoffen für die Luftfahrt.
🌞🤝 Südafrikas Potenzial und internationale Zusammenarbeit
Mit einem Überfluss an erneuerbaren Energiequellen wie Sonnen- und Windenergie hat Südafrika das Potenzial, ein bedeutender Produzent von sauberem und nachhaltigem Wasserstoff zu werden, was sowohl für Deutschland als auch für Europa von großem Interesse sein könnte. Das Land könnte eine Schlüsselrolle einnehmen, wenn es gelingt, die Infrastruktur für die Speicherung und Verteilung von Wasserstoff zu entwickeln und die Produktionskosten zu senken.
💡🔬 Fachexpertise und Forschungsfokus
Das Projekt HySecunda, an dem verschiedene Fraunhofer-Institute beteiligt sind, konzentriert sich auf die Entwicklung von praktischen und skalierbaren Lösungen zur Produktion von grünem Wasserstoff in Südafrika über einen Zeitraum von drei Jahren. Diese Institute bieten Expertise in den Bereichen Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen, Energiewirtschaft und -systemtechnik, Energieinfrastrukturen, Geothermie, Keramik, Silicatforschung, Beschichtungstechniken, Windenergie, System- und Innovationsforschung sowie Solarenergie. Zusätzlich wird ein Bildungskonzept implementiert, das speziell auf die Bedürfnisse der 16 Staaten der Southern African Development Community (SADC) zugeschnitten ist.
🛡️🌱 Zertifizierung und Marktvorbereitung
Ein Hauptaugenmerk des Projekts liegt auch auf der Entwicklung von markt- und systemkonformen Lösungen für die Zertifizierung von grünem Wasserstoff und seinen Derivaten. Energiesystemanalysen und Wirtschaftlichkeitsstudien unterstützen dabei, Risiken und notwendige Rahmenbedingungen frühzeitig zu identifizieren, was eine wichtige Grundlage für die erfolgreiche Kommerzialisierung und den anschließenden Import nach Deutschland und Europa darstellt.
🌐✨ Globaler Kontext und Nachhaltigkeit
Um das Projekt HySecunda umfassend zu betrachten, sollte man auch den globalen Kontext von grünem Wasserstoff berücksichtigen. Die internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert eine steigende Nachfrage nach grünem Wasserstoff als Teil der globalen Bemühungen, die CO2-Emissionen zu senken und die Klimaziele zu erreichen. Wasserstoff kann als Energieträger in verschiedenen Sektoren wie Verkehr, Industrie und Energieerzeugung eingesetzt werden. Insbesondere die Fähigkeit von Wasserstoff, Energie über längere Zeit zu speichern und über große Distanzen zu transportieren, macht ihn zu einem wichtigen Pfeiler der Energiewende.
🤝🌏 Internationale Partnerschaften und lokale Entwicklung
Die Zusammenarbeit zwischen Deutschland und Südafrika im Bereich Wasserstoff ist auch ein Beispiel für die wachsende Bedeutung internationaler Partnerschaften in der Energiewirtschaft. Durch solche Kooperationen können technologischer Transfer, wirtschaftliche Entwicklung und der Kampf gegen den Klimawandel Hand in Hand gehen. Zudem fördern solche Projekte die lokale Wirtschaft in Südafrika, indem sie Arbeitsplätze schaffen und lokale Kompetenzen im Bereich erneuerbare Energien stärken.
🚀⚙️ Herausforderungen und Zukunftswege
Die Wasserstofftechnologie steht noch vor technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen. Dazu zählen die Effizienz der Wasserstoffproduktion, insbesondere durch Elektrolyse, die Kosten für erneuerbare Energien und die Notwendigkeit, eine sichere und effiziente Infrastruktur für den Transport und die Speicherung von Wasserstoff zu entwickeln. Projekte wie HySecunda sind entscheidend, um diese Herausforderungen zu meistern und den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Zukunft zu beschleunigen.
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- ✅ Zertifizierung und Kommerzialisierung von grünem H2
- 🌐 Globaler Kontext von Wasserstoff als Energieträger
- ⚡ Einsatz von Wasserstoff in Verkehr, Industrie und Energie
- 🌱 Lokale Wirtschaftsunterstützung durch H2-Technologien
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🔬🇩🇪 Die bahnbrechende Forschung der Fraunhofer-Institute in Deutschland
🌟 Hauptbereiche der Technologischen Innovation
Die Fraunhofer-Institute in Deutschland sind bekannt für ihre Pionierarbeit in der angewandten Forschung und spielen eine entscheidende Rolle in der Entwicklung von innovativen Technologien. Bei der Förderung wissenschaftlicher Durchbrüche konzentrieren sie sich unter anderem auf vier Hauptbereiche im technologischen Sektor, die für die Industrie und die Umwelt von großer Bedeutung sind.
🔍Erweiterung der Sensorik
Erstens widmen sich die Institute der Entwicklung hochmoderner Sensorik. Zu den bahnbrechenden Ansätzen gehört das Entwerfen von Sensoren mit erhöhter Empfindlichkeit, die dazu beitragen können, Lecks in Tanks und Rohrleitungen früher und zuverlässiger zu detektieren. Ebenso zielt diese Sensorik darauf ab, Anzeichen von Korrosion und Materialermüdung schneller zu erkennen, was für Wartung und Sicherheit in verschiedenen Industrien von entscheidender Bedeutung ist. Beispielsweise könnten durch den Einsatz dieser Sensoren in der Öl- und Gasindustrie Umweltschäden vermieden und die Betriebseffizienz gesteigert werden.
🛡️ Innovation bei Barriereschichten
Im zweiten Bereich fokussieren sich die Institute auf innovative Sauerstoff- und Wasserstoff-Barriereschichten. Solche Beschichtungen sind wesentlich für die Integrität von Elektrolysezellen, da sie das Eindringen von Sauerstoff und Wasserstoff in benachbarte Segmente verhindern. Durch verbesserte Barriereschichten lässt sich nicht nur die Lebensdauer von Elektrolysezellen verlängern, sondern auch deren Sicherheit signifikant erhöhen. Dies ist besonders relevant für die Energiebranche, wo Elektrolysezellen eine Schlüsseltechnologie für die Speicherung erneuerbarer Energie in Form von Wasserstoff darstellen.
💰 Kosteneffizienz bei Bipolarplatten
Das dritte strategische Ziel richtet sich auf kosteneffektivere Beschichtungen für Bipolarplatten (BPP). Bipolarplatten sind essentielle Elemente in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren. Sie dienen als leitende Trennschichten, die zugleich die Reaktionsgase verteilen. Traditionell werden diese Platten aus teuren Materialien wie Titan oder Graphit hergestellt und oft mit Edelmetallen wie Gold oder Platin beschichtet, um die Lebensdauer zu erhöhen. Die Fraunhofer-Institute streben danach, preiswertere, aber dennoch hochleistungsfähige Beschichtungen zu entwickeln, die den hohen Betriebsanforderungen – Temperatur, Druck, elektrische Spannungen und korrosive Umgebungen – standhalten.
🌬️ Verbesserungen bei Transportschichten
Vierte und letzte Optimierungen werden in der Entwicklung von porösen Transportschichten (PTL) gesucht. Diese Schichten sind essentiell für die Zuleitung von Reaktanden wie Gasen und Flüssigkeiten sowie für den Ionentransport innerhalb der Elektrolysezellen. Die Verbesserung dieser PTLs kann einen dramatischen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit und die Gesamteffizienz der Energieumwandlung haben. Eine höhere Effizienz bedeutet, dass für denselben Input mehr nutzbare Energie erzeugt wird, was die Kosten reduziert und die Nachhaltigkeit erhöht.
🌍 Beitrag zu einer nachhaltigen Zukunft
Die Fraunhofer-Institute arbeiten an Schlüsseltechnologien, die nicht nur die Leistungsfähigkeit und Sicherheit von Anlagen steigern, sondern auch langfristig zur Kostensenkung und Umweltschonung beitragen können. Diese Entwicklungen haben das Potenzial, vielfältige Industriebereiche zu revolutionieren, darunter die Energiespeicherung, die Automobilindustrie, den Anlagenbau und die Chemieindustrie. Über die Bestrebungen für Effizienz und Wirtschaftlichkeit hinaus ist die Innovationsarbeit der Fraunhofer-Institute ein wesentlicher Beitrag zu den globalen Anstrengungen, eine nachhaltige und umweltfreundliche Zukunft zu gestalten.
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- ⚡ Die Rolle der Fraunhofer-Institute in der globalen Energiewende
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🌍🔋 Beitrag zur Energiesicherheit in Deutschland und Europa
🔬🤝 Forschungs- und Entwicklungsbedarf für die Energiewende
Energiesicherheit ist für Deutschland und Europa ein zentrales Anliegen, zumal die geopolitischen Entwicklungen der letzten Jahre die Bedeutung einer unabhängigen und nachhaltigen Energieversorgung deutlich gemacht haben. Vor diesem Hintergrund sind Forschungs- und Entwicklungsprojekte wie HySecunda nicht nur wegweisend, sondern notwendig, um die Energiewende erfolgreich zu gestalten und die Pariser Klimaziele zu erreichen.
🏢💪 Fraunhofer-Gesellschaft: Ein zentraler Akteur
Die Fraunhofer-Gesellschaft nimmt im Streben nach Energiesicherheit in Deutschland und Europa eine tragende Rolle ein. Als größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa, bringt sie durch multidisziplinäre Projekte ihre umfassenden Kompetenzen ein, um innovative Lösungen zu entwickeln. Das von Prof. Mario Ragwitz erwähnte Engagement im strategischen Forschungsfeld Wasserstofftechnologien illustriert dies eindrucksvoll.
💼🌟 Das HySecunda-Projekt: Ein leuchtendes Beispiel
Das HySecunda-Projekt, das im Rahmen eines Kickoff-Meetings am 29. und 30. November 2023 in Halle (Saale) aus der Taufe gehoben wurde, ist ein herausragendes Beispiel für derartige Initiativen. Mit einem Fördervolumen von etwa 15 Millionen Euro, unterstützt durch das 7. Energieforschungsprogramm des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, zeigt sich der Stellenwert, den die Bundesregierung dem Thema beimisst. Ziel ist es, grünen Wasserstoff und dessen Derivate, insbesondere in der SADC-Region in Südafrika zu fördern und gleichzeitig langfristige Kooperationen aufzubauen.
🤲🏽🔄 Zusammenarbeit im Konsortium
Die Partner im HySecunda-Konsortium, das neun verschiedene Fraunhofer-Institute vereint, sind für die Realisierung der ambitionierten Ziele des Projekts entscheidend. Indem sie ihre einzigartigen Fachkenntnisse bündeln, wird es möglich, innovative Technologien für die Erzeugung und Nutzung von grünem Wasserstoff und synthetischen Energieträgern zu entwickeln. Laut Dr. Klemens Ilse, Gruppenleiter Materialdiagnostik für H2-Technologien am Fraunhofer IMWS und federführend im Projekt, ist das Vorhaben ein entscheidender Schritt für den Markthochlauf von grünem Wasserstoff und seinen Derivaten.
🔋♻️ Wasserstoff als Energieträger der Zukunft
Wasserstoff spielt eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung von Industrie und Verkehr, vor allem dort, wo direkte Elektrifikation schwierig oder gar nicht möglich ist. Grüner Wasserstoff, gewonnen durch Elektrolyse unter Verwendung von Strom aus erneuerbaren Energien, steht dabei besonders im Fokus, da er bei der Verbrennung nur Wasser freisetzt und somit eine saubere Alternative darstellt.
✈️🌿 Förderung grüner Energie im Luftverkehr
Das Projekt HyShiFT, mit dem das HySecunda-Konsortium in Partnerschaft steht, zielt darauf ab, die Produktion von grünem Flugkraftstoff zu etablieren. Dieses Vorhaben unterstreicht die Relevanz von grünem Wasserstoff auch im Luftfahrtsektor, einem Bereich, der aufgrund hoher Treibstoffbedarfe und Emissionen dringend nachhaltige Lösungen benötigt.
🏭📈 Bedeutung für regionale Wirtschaft und Wertschöpfung
Die Bedeutung solcher Projekte für die regionale Wirtschaftsentwicklung ist nicht zu unterschätzen. Langfristige Kooperationen bieten die Grundlage für lokale Wertschöpfung, verbessern die Energieinfrastruktur und führen zu einer Verringerung von Abhängigkeiten von Kohle und importierten fossilen Brennstoffen.
🌍💚 Nachhaltigkeit und sozioökonomische Entwicklung
Dabei verfolgen die Fraunhofer-Institute einen ganzheitlichen Ansatz, der neben der technischen Entwicklung auch sozioökonomische Aspekte berücksichtigt. Es geht nicht nur um die reine Produktion von Wasserstoff, sondern auch darum, tragfähige Geschäftsmodelle zu entwickeln, die eine ökonomisch nachhaltige Implementierung ermöglichen.
🔋🌞 Potenzial der SADC-Region für grünen Wasserstoff
Grüner Wasserstoff kann auch als Speichermedium für überschüssige Energie aus erneuerbaren Quellen dienen, und hier bietet die SADC-Region durch ihre hohen Potenziale an Sonnen- und Windenergie ideale Voraussetzungen. Dies könnte im Umkehrschluss bedeuten, dass Europa einen Teil seines Energiebedarfs durch den Import von grünem Wasserstoff oder dessen Derivaten aus dieser Region decken und damit seine Energiesicherheit erhöhen könnte.
🌐🔗 Vernetzte Energiepolitik für die Zukunft
Das Engagement der Fraunhofer-Gesellschaft im Bereich der Wasserstofftechnologien ist jedoch nur ein Aspekt eines breiter gefächerten Ansatzes zur Erreichung der Energiesicherheit. Erneuerbare Energien wie Windkraft und Solarenergie spielen eine ebenso wichtige Rolle wie Energieeffizienz, Vernetzung von Energieanlagen und digitale Technologien zur intelligenten Steuerung der Energieversorgung.
🔍🌱 Forschung als Antrieb für Innovation und Energieunabhängigkeit
Alles in allem ist das HySecunda-Projekt ein Musterbeispiel dafür, wie Forschung und Entwicklung, gepaart mit internationaler Zusammenarbeit und einer klaren Ausrichtung auf Nachhaltigkeit und Energieunabhängigkeit, zu konkreten Fortschritten und innovativen Lösungen führen können. Es zeigt auf, welche Chancen die Wasserstofftechnologie bietet und welche Rolle Deutschland und Europa in einem globalisierten Energiemarkt spielen.
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- ☀️ Grüner Wasserstoff: Speicherlösung für erneuerbare Energien
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