BMBF-gefördertes Projekt „HYPOS East Germany“ mit MPI-Beteiligung

Dieses Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Innovationsprogramms „Zwanzig20“: Partnerschaft für Innovation““ mit etwa 45 Millionen Euro gefördert.

Zentrales Thema von „HYPOS“ ist die umfassende Nutzung von Strom, insbesondere des temporären Stromüberschusses aus Wind und Sonne. Diese soll zur wirtschaftlichen Erzeugung von Wasserstoff via Elektrolyse in großtechnischem Maßstab zur Verfügung stehen. Wasserstoff als chemischer Energieträger würde dann der Wirtschaft vielgestaltig als chemischer Grundstoff, als Kraftstoff für mobile Anwendungen, zur Wärmeerzeugung, aber auch zur Elektroenergieerzeugung zur Verfügung stehen.

Das Max-Planck-Institut Magdeburg ist zweifach im Projekt vertreten. Teams um Prof. Dr.-Ing. Kai Sundmacher sind mit den Themen „Wasserstoffelektrolyse“ und „Methanisierung“ beteiligt.

Die Herstellung des Wasserstoffs soll in großtechnischem Maßstab in Wasser-elektrolyse-Anlagen mit Anbindung an die Übertragungs- bzw. Verteilnetze und/oder Direktversorgung aus leistungsfähigen Wind- und Solarparks erfolgen. Das Ziel des Teilprojektes „Wasserelektrolyse“ ist es, die in einem PEM-Elektrolyseur ablaufenden komplexen chemischen, physikalischen und elektrischen Prozesse besser zu verstehen.

Dies beinhaltet unter anderem die experimentelle und modelltheoretische Untersuchung der katalytischen Prozesse, sowie des Stoff-, Wärme- und Ladungstransports. Der Einsatz dynamischer Modelle wird zudem die notwendige Optimierung des Elektrolyseurs bei transienter Betriebsweise ermöglichen.

Da die Speicherung von Wasserstoff für den mobilen Einsatz eine technische Herausforderung darstellt, wird zusätzlich Methan als alternativer chemischer Energieträger betrachtet. Das Projekt „Methanisierung“ umfasst die Entwicklung genauer dynamisch-kinetischer Reaktormodelle, um die dynamischen Zustands-änderungen in einem Methanisierungsreaktors besser voraussagen zu können.

Desweiteren soll mit Hilfe einer selbst entwickelten modellgestützten Methodik eine optimale Reaktionsführung für die Methanisierungsreaktion entworfen werden, die das maximale Potential des Reaktionssystems unter Berücksichtigung der technischen Realisierbarkeit ermittelt.

Mitteldeutschland bzw. Sachsen-Anhalt sind als Standorte für HYPOS besonders geeignet, da ein großer stoffwirtschaftlicher Bedarf an Wasserstoff der Unternehmen des mitteldeutschen Chemiedreiecks (Ballungsraum um die Städte Halle/Saale, Merseburg, Bitterfeld, Leipzig und Schkeuditz) besteht. Die Chemiefirmen und Standorte verfügen über die Kompetenzen zum großtechnischen Umgang mit Wasserstoff und Methan. Ebenso ist ein Grundgerüst für die notwendige Infrastruktur ist vorhanden: Es gibt im Chemiedreieck die zweitgrößte deutsche Wasserstoff-Pipeline, Speicherkavernen für Gas stehen zur Verfügung, die Region ist ein wichtiger Netzknoten des Erdgasnetzes und Umspannwerke der Stromnetz-Betreiber mit leistungsfähigen Einbindungen dieser Standorte sind vorhanden.

Neben dem Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme und der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg sind Hochschulen, Unternehmen, und Forschungsinstitute beteiligt. Initiatoren des Projektes sind die Wirtschaftsinitiative für Mitteldeutschland GmbH, das Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM Halle und der Cluster Chemie/Kunststoffe Mitteldeutschland.