Das Projekt "Teilprojekt 1.2: Kompakte Rückverstromung von PowerPaste-H2 durch PEM-Brennstoffzelle mit O2 und Luft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Energy Global GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Innovationsprojekt HYPOS möchte die Nutzung von Grünem Wasserstoff in den Bereichen Chemieindustrie, Raffinerie, Mobilität und Energieversorgung vorantreiben. Kurzfristig liegt der Fokus auf der Vorbereitung der Wasserstoffinfrastrukturen und einer anfänglichen Substitution von Grauem Wasserstoff in der Chemie- und Raffinerieindustrie sowie weiteren Einstiegs- und Nischenmärkten. Mittelfristig soll unter Nutzung der Infrastrukturen der Absatz von Grünem Wasserstoff in den Märkten Strom- und Wärmeversorgung sowie Mobilität gesteigert und durch Skaleneffekte der Einsatz von Grünem Wasserstoff vorangetrieben werden. Langfristig soll somit die Grüne Wasserstofftechnologie ein fester Bestandteil in der Energie- und Rohstoffversorgung Deutschlands und über die Grenzen hinaus erfahren. Das hiermit beantragte Vorhaben H2Progress folgt mit den Verbundpartnern Fraunhofer IFAM Dresden und der Siemens AG diesen Zielen. Es soll ein weltweit einzigartiger 1-kWel-Wasserstoffgenerator (H2-Paste durch Hydrolyse) mit einer hybridisierten O2/Luft-PEM-Brennstoffzelle betrieben und auf Systemebene mit dem Energiespeichersystem ein Technischer Reifegrad von 5 erreicht werden. Das Vorhaben soll im März 2020 starten und beinhaltet zudem den assoziierten Industriepartner H2Sys. Das Vorhaben könnte einen Paradigmenwechsel der sicheren und netzunabhängigen H2-Versorgung für PEM-Brennstoffzellensysteme der Leistungsklasse 500 Wel bis 10 kWel auslösen und einen zusätzlichen Grünen Wasserstoffpfad ermöglichen. Somit dient das Vorhaben der Grundidee und den Zielen von HYPOS in idealer Weise. Die wichtigsten Forschungsziele von H2PROGRESS sind sehr hohe volumetrische und gravimetrische Speicherdichten sowie eine einfache Handhabung und eine sehr hohe Dynamik für das Energiespeichersystem. Das Brennstoffzellenwasser soll für die Hydrolyse genutzt werden. Das Vorhaben soll im Dezember 2021 mit Tests im Temperaturbereich von 4 bis 45 Grad Celsius abgeschlossen werden.
Das Projekt "Pilot-Elektrolyseur zur Wasserstofferzeugung für die IPDA-Produktion am Standort Herne/Zeche Hannibal" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Operations GmbH durchgeführt. Das Vorhaben umfasst Aufbau, Inbetriebnahme und Test einer innovativen PEM-Elektrolysetechnologie am Standort Herne. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass sie, anders als bislang üblich drucklos, unter einem Druck von 8 bar betrieben wird. Aufgrund des hohen Betriebsrucks ist der Verfahrens- und Energieaufwand zur Einspeisung des Wasserstoffs und des Sauerstoffs in den bestehenden Produktionsverbund signifikant reduziert. Der damit erzeugte Wasserstoff und Sauerstoff soll für die Produktion von u.a. IPDA (Isophorondiamin) eingesetzt werden, ein wichtiger chemischer Rohstoff für den Bau von Windkraftanlagen, der seinen Einsatz insbesondere in den Verbundwerkstoffen der Flügel findet. Bisher wird dazu fossil basierter Wasserstoff verwendet. Diese Elektrolyse wird in einen realen und in der chemischen Industrie typischen hochkomplexen Produktionsverbund integriert, mit hochvariablen und nicht zwingend synchronen Last- und Bedarfslinien der darin eingebundenen Produktionsanlagen. Zudem ermöglicht das Investitionsvorhaben H2annibal-IPDA das F&E-Projekt H2annibal-PEM der Siemens Energy Global GmbH & Co. KG (SE), welches parallel beantragt wird. Darin erforscht die SE den Pilotelektrolyseur für die Qualifizierung (De-risking) der PEM -Elektrolyseure, um den Technologiereifegrad von TRL 6 auf TRL 9 anzuheben. Der Elektrolyseur hat eine Nennleistung von 8 MW und kann 148 kg H2 pro Stunde produzieren. Er ersetzt per Dampfreformierung erzeugten, eingekauften grauen Wasserstoff, welcher prozessbedingt mit einem CO2-Fußabdruck von ca. 10 t CO2 pro t H2 belastet ist. Bei z.B. 8000 Betriebsstunden pro Jahr ergibt sich damit eine Einsparung von 11.840 t CO2.
Das Projekt "NIP II - HyLand: Im Rahmen dieser Studie wird ein Konzept für ein H2-Ecosystem für emissionsfreie und nachhaltige Mobilität in Ballungsgebieten am Beispiel der Stadt Essen entwickelt." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadt Essen, Stabstelle Grüne Hauptstadt Agentur durchgeführt. Im Rahmen dieser Studie E-GoH2 wird ein Konzept für ein integriertes H2-Ecosystem entwickelt, welches emissionsfreie und nachhaltige Mobilität in Ballungsräumen am Beispiel der Stadt Essen sicherstellt. Emissionsfreiheit wird durch den vollständigen Einsatz von grünem Wasserstoff als Ziel verfolgt. Im Falle von Verfügbarkeitsengpässen ist die übergangsweise Verwendung von blauem oder grauen Wasserstoff ökologisch und ökonomisch mit zu prüfen. Nachhaltigkeit wird durch die Berücksichtigung übergreifender Einflussfaktoren und Synergien aus den Sektoren Verkehr, Industrie und Energie als auch aus der Stadtteil-/Quartiersplanung als Teil der Stadtentwicklung bei der Ableitung von zukünftigen Zielbildern für das H2-Ecosystem gewährleistet (siehe Abbildung 1). Bezogen auf die Stadt Essen sind dabei konkret die Partner und Rollen des aktuellen regionalen Energie-Ecosystems zu analysieren. Aktuelle und potenzielle Wasserstoffquellen und -nutzer sowie konkrete, umsetzbare Transformationspfade als auch Logistikketten werden eingehend untersucht und bewertet. Alle relevanten Bestandteile des neuen integrierten H2-Ecosystem unter Berücksichtigung des bestehenden Energie-Ecosystems sind somit berücksichtigt: - Kunden als Energieverbraucher - erforderliche Infrastrukturen - Versorger als Energieerzeuger unter Berücksichtigung relevanter Energieerzeugungsarten Am Beispiel der Ruhrbahn GmbH als Betreiber des ÖPNV für die Stadt Essen werden konkrete Ergebnisse geliefert, wie ÖPNV sich zukünftig emissionsfrei und nachhaltig aufstellen kann. Nach eingehender technischer, ökonomischer und ökologischer Analyse soll nach einem zu entwickelnden Bewertungssystem das optimale H2-Ecosystem ermittelt werden und dieses in die weitere Umsetzung überführt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben DBI: Membrantestung und Feldtest" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, die Synthese der trennaktiven Membranen sowie das dazugehörige Membrantrennverfahren im Maßstab bis zur technischen Tauglichkeit zu skalieren, sowie neue, noch trennaktivere anorganische Membranen zu entwickeln. Im Ergebnis des Projektes soll eine einfache und energiesparende Technologie zur Abtrennung von Wasserstoff aus dem Erdgasstrom nach dessen Speicherung und Transport in der vorhandenen Erdgasinfrastruktur vorhanden sein. Aufgabe des DBI ist die Testung der verschiedenen Membrantypen und Membrangeometrien hinsichtlich der Abtrennung von Wasserstoff aus Erdgas . Dies erfolgt im Labor und in einem Feldtest. Im Labor werden verschiedene Gasgemische hergestellt und die Membranen damit beaufschlagt. Durch gezielte Dosierung von Störkomponenten wird die Stabilität der Membranen (Kohlenstoffmembranen, Membranen mit Pd-Zugabe und Molsiebmembranen) untersucht, Selektivitäten und Permeabilitäten der Membranen ermittelt. Es findet mit einer Pilotanlage ein Feldtest bei der Gasnetz Hamburg statt.
Das Projekt "Entwicklung eines Wasserstoff-Generators für Biogas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VNG AG durchgeführt. Der Kern des vorliegenden Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration einer Prozess- und Wertschöpfungskette von biogenen Roh- und Reststoffen zu grünem Wasserstoff, der anschließend für eine Anwendung vor allem im Transportsektor vorgesehen ist. Das System wird hierbei so ausgerichtet, dass neben Biogas aus Nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Reststoffen (z.B. Gülle) auch Biogase aus Reststoffen (kommunale Abfälle, Klärschlämme, organische Industrieabfälle u.a.) genutzt werden können. Die Entwicklung basiert auf einem Kompaktanlagenansatz zur Erzeugung von Wasserstoff aus Erdgas, welcher in vorangegangenen Projekten durch einen Teil der Projektpartner und Stakeholder entwickelt wurde. Im Vorhaben soll der Demonstrator eines kompakten Dampfreformers für Biogas für eine Leistungsgröße von 100 m3/h Wasserstoff entwickelt und an einer Biogasanlage erprobt werden. Der Demonstrator berücksichtigt die Biogasaufbereitung, einen Kompaktreformer sowie eine Wasserstoff Feinreinigung mit ausreichender Qualität für mobile Anwendungen z.B. Brennstoffzellen. Mit Realisierung des Projektziels steht erstmals eine standardisierbare, skalierbare Anlage für kleine und mittlere Leistungsgrößen zur Verfügung, die sich für typische Biogas- und Klärgasanlagen eignet. Durch ein kompaktes Design mit kostengünstigen, robusten Anlagenkonzepten wird eine wettbewerbsfähige Wasserstoffproduktion erreicht.
Das Projekt "CUTE - Sauberer öffentlicher Nahverkehr mit Brennstoffzellenbussen und Wasserstoff als Kraftstoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PLANET - Planungsgruppe für Energie und Technik GbR durchgeführt. Eine hohe Schadstoffbelastung der Luft und störende Geräuschemissionen durch den Fahrzeugverkehr zählen heute in allen größeren Städten zu den zentralen Umweltproblemen. Ziel des Projekts CUTE (Clean Urban Transport for Europe) war die umfassende Erprobung von Brennstoffzellen-Bussen, die Wasserstoff als Treibstoff nutzen und somit als 'Abgas lediglich Wasserdampf erzeugen. Diese Busse sind darüber hinaus deutlich leiser als Dieselfahrzeuge. Von Mitte / Ende 2003 bis Ende 2005 wurden in neun Großstädten der Europäischen Union, zwischen Stockholm und Porto, je drei solcher Brennstoffzellen-Busse im Alltag des öffentlichen Nahverkehrs eingesetzt. Getestet wurde ihr Betriebsverhalten unter den zum Teil sehr anspruchsvollen Bedingungen der verschiedenen Metropolen (sommerliche Hitze im Süden, Winterkälte im Norden, hügeliges Terrain in Stuttgart und Barcelona, sehr dichter Verkehr mit ständigem 'stop-and-go in London etc.). Teil des Projektes waren auch ökonomische und ökologische Studien. Sie haben die Umweltvorteile ermittelt, die durch den Einsatz von Wasserstoff und Brennstoffzellenantrieben im Vergleich zu konventionellen Bussen erreicht werden, und Szenarien für die Kostensenkung von Fahrzeugen und Tankstellen auf dem Weg zur Serienfertigung entwickelt. Die Rolle von PLANET PLANET war Koordinator des Aufgabenbereichs 'Wasserstoff-Tankstellen. In der ersten Phase von CUTE wurden die Tankstellen geplant, genehmigt und errichtet (Ende 2001 bis Mitte/Ende 2003). Währen der zweijährigen Betriebsphase wurden Daten täglich erfasst und detailliert ausgewertet. Zur Wasserstoff-Infrastruktur gehörte in der Mehrzahl der Städte auch eine lokale Erzeugung des Kraftstoffs auf dem Gelände der Tankstelle. Dabei wurde zumeist elektrischer Strom aus erneuerbaren Quellen genutzt, um Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen (Elektrolyse; in Stockholm, Hamburg, Amsterdam, Barcelona). In anderen Städten wurde der Wasserstoff aus Erdgas als fossilem Energieträger gewonnen (Dampf-Reformierung von Methan; in Madrid und Stuttgart), wobei nach wie vor Kohlendioxid entsteht . Die übrigen Standorte bezogen den Wasserstoff extern per Lkw aus industriellen Großanlagen, ebenfalls auf der Basis fossiler Energie (London, Luxemburg und Porto). Diese verschiedenen Wege zur Bereitstellung des Wasserstoffs wurden bewusst gewählt, um unterschiedliche Systeme zu erproben bezüglich ihrer technischen Verfügbarkeit, der Energie-Effizienz, des Aufwands für Wartung, der Reinheit des Wasserstoffs etc. Unter den 28 Teilnehmern, zu denen Konzerne wie Vattenfall Europe und BP gehörten, war PLANET einer der wenigen kleineren Partner, die zum Gelingen des Projekts beitragen haben. Die Mehrzahl der CUTE-Standorte und -Partner nimmt am Nachfolgeprojekt HyFLEET:CUTE teil.
Das Projekt "Erforschung von Betriebsverhalten und Alterung eines PEM-Elektrolyseurs in einer Anlage zur Produktion von Isophorondiamin (Partnervorhaben zu H2Giga)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Energy Global GmbH & Co. KG durchgeführt. H2Annibal-PEM beinhaltet Forschungsarbeiten zur Qualifizierung eines ersten druckbehafteten 'Erlkönig'-PEM-Elektrolyseurs basierend auf dem drucklosen Silyzer 300 in einer realen Chemiestandortumgebung. Evonik produziert am Standort Herne den Höchstleistungsvernetzer Isophoron-Diamin, der u.a. zur Herstellung von Flügeln für Windkraftanlagen verwendet wird. Mit der Elektrolyse gewonnener Wasserstoff aus erneuerbaren Energien ersetzt nachhaltig grauen Wasserstoff. Der bei der Wasserelektrolyse entstehende Sauerstoff deckt den Standortbedarf. 8 druckbehaftete Module (Leistung ca. 0.8 - 1,2 MW) werden zu einem Array mit gemeinsamer Stromversorgung und gemeinsamer Verfahrenstechnik zu einem Gesamtsystem verschaltet und in die bestehende Prozesskette mit den notwendigen Anpassungen vollständig integriert. Die Anlage wird zur Charakterisierung der realen Betriebszustände des Gesamtsystems mit einer umfangreichen Sensorik ausgestattet. Evonik ist Betreiber und Besitzer der Anlage. Nach Fertigstellung der Anlage führt Siemens Energy (SE) im Jahr 2024 in Abstimmung mit Evonik Forschungsarbeiten in 'Real-Umgebung' gemäß dem Maßnahmenkatalogs des 7. Energieforschungsprogramms an der Pilotanlage durch. Ab 2025 werden Betriebsprofile der Evonik in Abstimmung mit der Siemens Energy gefahren. Der Einfluss der Lastkollektive, Komponentenabweichungen und Fertigungsprozessen auf die Alterung der Elektrodeneinheit, werden durch eine umfangreiche post-mortem Betrachtung der Module und Komponenten der Verfahrenstechnik analysiert. Tauschmodule sind im Projekt vorgesehenen. Der Qualifizierungsprozess mittels erster Pilotanlagen wird De-risking genannt. Dieser Prozess senkt das Risiko für die notwendigen hohen Investitionsentscheidungen zur Umsetzung der Energiewende und zur Transformation der chemischen Industrie auf eine nachhaltige Rohstoffbasis.
Das Projekt "Teilprojekt 1.1: Bedarfsgerechte Wasserstofferzeugung mittels PowerPaste für PEM-Brennstoffzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden durchgeführt. Das Innovationsprojekt HYPOS möchte die Nutzung von grünem Wasserstoff in den Bereichen Chemieindustrie, Raffinerie, Mobilität und Energieversorgung vorantreiben. Kurzfristig liegt der Fokus auf der Vorbereitung der Wasserstoffinfrastrukturen und einer anfänglichen Substitution von grauem Wasserstoff in der Chemie- und Raffinerieindustrie sowie weiteren Einstiegs- und Nischenmärkten. Mittelfristig soll unter Nutzung der Infrastrukturen der Absatz von grünem Wasserstoff in den Märkten Strom- und Wärmeversorgung sowie Mobilität gesteigert und durch Skaleneffekte der Einsatz von Grünem Wasserstoff vorangetrieben werden. Langfristig soll somit die grüne Wasserstofftechnologie ein fester Bestandteil in der Energie- und Rohstoffversorgung Deutschlands und über die Grenzen hinaus erfahren. Das Vorhaben H2PROGRESS folgt mit den Verbundpartnern Fraunhofer IFAM Dresden und der Siemens AG diesen Zielen. Es soll ein weltweit einzigartiger 1-kWel-Wasserstoffgenerator (H2-Freisetzung durch Hydrolyse von PowerPaste) mit einer hybridisierten O2/Luft-PEM-Brennstoffzelle betrieben und auf Systemebene mit dem Energiespeichersystem ein technischer Reifegrad (TRL) von 5 erreicht werden.
Das Projekt "H2annibal" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens Energy Global GmbH & Co. KG durchgeführt. H2Annibal-PEM beinhaltet Forschungsarbeiten zur Qualifizierung eines ersten druckbehafteten 'Erlkönig'-PEM-Elektrolyseurs basierend auf dem drucklosen Silyzer 300 in einer realen Chemiestandortumgebung. Evonik produziert am Standort Herne den Höchstleistungsvernetzer Isophoron-Diamin, der u.a. zur Herstellung von Flügeln für Windkraftanlagen verwendet wird. Mit der Elektrolyse gewonnener Wasserstoff aus erneuerbaren Energien ersetzt nachhaltig grauen Wasserstoff. Der bei der Wasserelektrolyse entstehende Sauerstoff deckt den Standortbedarf. 8 druckbehaftete Module (Leistung ca. 0.8 - 1,2 MW) werden zu einem Array mit gemeinsamer Stromversorgung und gemeinsamer Verfahrenstechnik zu einem Gesamtsystem verschaltet und in die bestehende Prozesskette mit den notwendigen Anpassungen vollständig integriert. Die Anlage wird zur Charakterisierung der realen Betriebszustände des Gesamtsystems mit einer umfangreichen Sensorik ausgestattet. Evonik ist Betreiber und Besitzer der Anlage. Nach Fertigstellung der Anlage führt Siemens Energy (SE) im Jahr 2024 in Abstimmung mit Evonik Forschungsarbeiten in 'Real-Umgebung' gemäß dem Maßnahmenkatalogs des 7. Energieforschungsprogramms an der Pilotanlage durch. Ab 2025 werden Betriebsprofile der Evonik in Abstimmung mit der Siemens Energy gefahren. Der Einfluss der Lastkollektive, Komponentenabweichungen und Fertigungsprozessen auf die Alterung der Elektrodeneinheit, werden durch eine umfangreiche post-mortem Betrachtung der Module und Komponenten der Verfahrenstechnik analysiert. Tauschmodule sind im Projekt vorgesehenen. Der Qualifizierungsprozess mittels erster Pilotanlagen wird De-risking genannt. Dieser Prozess senkt das Risiko für die notwendigen hohen Investitionsentscheidungen zur Umsetzung der Energiewende und zur Transformation der chemischen Industrie auf eine nachhaltige Rohstoffbasis.
Das Projekt "Teilvorhaben: Vorbereitung des Standortes und Forschungsbetrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VNG AG durchgeführt. Der Kern des vorliegenden Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration einer Prozess- und Wertschöpfungskette von biogenen Roh- und Reststoffen zu grünem Wasserstoff, der anschließend für eine Anwendung vor allem im Transportsektor vorgesehen ist. Das System wird hierbei so ausgerichtet, dass neben Biogas aus Nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Reststoffen (z.B. Gülle) auch Biogase aus Reststoffen (kommunale Abfälle, Klärschlämme, organische Industrieabfälle u.a.) genutzt werden können. Die Entwicklung basiert auf einem Kompaktanlagenansatz zur Erzeugung von Wasserstoff aus Erdgas, welcher in vorangegangenen Projekten durch einen Teil der Projektpartner und Stakeholder entwickelt wurde. Im Vorhaben soll der Demonstrator eines kompakten Dampfreformers für Biogas für eine Leistungsgröße von 100 m3/h Wasserstoff entwickelt und an einer Biogasanlage erprobt werden. Der Demonstrator berücksichtigt die Biogasaufbereitung, einen Kompaktreformer sowie eine Wasserstoff Feinreinigung mit ausreichender Qualität für mobile Anwendungen z.B. Brennstoffzellen. Mit Realisierung des Projektziels steht erstmals eine standardisierbare, skalierbare Anlage für kleine und mittlere Leistungsgrößen zur Verfügung, die sich für typische Biogas- und Klärgasanlagen eignet. Durch ein kompaktes Design mit kostengünstigen, robusten Anlagenkonzepten wird eine wettbewerbsfähige Wasserstoffproduktion erreicht.
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