{"id":416922,"date":"2022-11-10T06:30:00","date_gmt":"2022-11-10T05:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=416922"},"modified":"2022-11-10T06:30:00","modified_gmt":"2022-11-10T05:30:00","slug":"neuer-phd-damit-gruener-wasserstoff-rascher-verfuegbar-wird","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/neuer-phd-damit-gruener-wasserstoff-rascher-verfuegbar-wird\/","title":{"rendered":"Neuer PhD – damit gr\u00fcner Wasserstoff rascher verf\u00fcgbar wird"},"content":{"rendered":"\n
Warum wir \u00fcber dieses Thema schreiben:<\/summary>

Im Hinblick auf die Energiewende werden gro\u00dfe Hoffnungen in Wasserstoff gesetzt. L\u00f6sungen sind besonders f\u00fcr die Energie-intensive Industrie gesucht. <\/p><\/div><\/details>\n\n\n\n

Der Angriffskrieg Russlands auf die Ukraine und die daraus resultierende geopolitische Situation hat die Dringlichkeit erneuerbarer Energien erneut deutlich gemacht. Zu den gro\u00dfen Hoffnungstr\u00e4gern z\u00e4hlt Wasserstoff, der die F\u00e4higkeit hat, Strom aus den erneuerbaren Energien Biomasse, Wind und Sonne zu speichern. Derzeit kann umweltfreundlicher Wasserstoff allerdings nur mit kostspieligen Verfahren hergestellt werden und ist dadurch erst in geringen Mengen verf\u00fcgbar. Dabei w\u00e4re gr\u00fcner Wasserstoff unter anderem eine sehr gute L\u00f6sung f\u00fcr die energie-intensive Industrie. <\/p>\n\n\n\n

Damit gr\u00fcner Strom schon bald m\u00f6glich ist, wollen die Technische Universit\u00e4t Graz<\/a> und <\/em>das AIT Austrian Institute of Technology<\/a><\/em> in Wien, die Entwicklung innovativer und effizienter Technologien f\u00fcr die Produktion von gr\u00fcnem Wasserstoff beschleunigen. Die Forschungseinrichtungen starten im Sommersemester 2023 ein gemeinsames Doktoratsprogramm zum Themenbereich Wasserstofftechnologien. Im Fokus steht die Hochtemperatur Elektrolyse<\/em> (HTE), die auch unter der Bezeichnung SOECs (Solid Oxyde Electrolyzer Cell) <\/em>l\u00e4uft. Das Verfahren ist noch relativ neu, aber vielversprechend – und die Forscher wollen gesamtheitliche Verbesserungen erreichen. Erforscht werden sollen sowohl die Materialien als auch der Systemaufbau der HTE – und deren Integration in Industrieprozesse. Univ.-Prof. Dr. Christoph Hochenauer<\/a>, der an der TU Graz am Institut f\u00fcr W\u00e4rmetechnik<\/a> <\/em>forscht, im Interview mit Innovation Origins<\/em>: <\/p>\n\n\n\n

Warum kann gr\u00fcner Wasserstoff noch nicht in gr\u00f6\u00dferem Stil hergestellt werden?<\/h2>\n\n\n\n

Umweltfreundlicher Strom ist erneuerbar hergestellter Strom aus zum Beispiel Biomasse, Photovoltaik oder Windkraft und davon gibt es in Mitteleuropa noch viel zu wenig. Mit nicht vorhandener erneuerbarer Energie k\u00f6nnen wir keinen gr\u00fcnen Wasserstoff herstellen. Soviel zur volkswirtschaftlichen Perspektive.<\/p>\n\n\n\n

Und woran hakt gr\u00fcner Wasserstoff im Bereich der Technologie?<\/h2>\n\n\n\n

G\u00e4ngige Elektrolyseure haben einen noch recht geringen Wirkungsgrad von 50 bis 60 Prozent \u2013 und das gilt sowohl f\u00fcr die alkalische Elektrolyse als auch f\u00fcr die Proton Exchange Membrane<\/em> (PEM)-Elektrolyse<\/em>. Das hei\u00dft, aus 100 Prozent elektrischer Energie kann man schlussendlich nur 50 bis 60 Prozent chemische Energie in Form von gr\u00fcnem Wasserstoff gewinnen. Der Rest sind W\u00e4rmeverluste, die kaum oder gar nicht genutzt werden k\u00f6nnen. Durch die derzeit geringen Elektrolysewirkungsgrade ist es noch nicht sehr attraktiv, gr\u00fcnen Wasserstoff herzustellen – und schon gar nicht, wenn wir zu wenig erneuerbaren Strom haben.  <\/p>\n\n\n\n

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Gr\u00fcner Wasserstoff \u2013 essenzieller Energietr\u00e4ger der Energiewende<\/div>
Wie l\u00e4sst sich Wasserstoff herstellen, in welchen Bereichen einsetzen und welche M\u00f6glichkeiten gibt es, ihn zu verteilen? Mit diesen Fragen hat sich die Studie \u201eWasserstoff … Continued<\/a><\/div><\/div><\/div>\n\n\n

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Was bedeutet diese H\u00fcrden f\u00fcr Ihre Forschungsziele?<\/h2>\n\n\n\n

Unser Forschungsziel ist es, die Wirkungsgrade der Elektrolyse massiv zu steigern. Dabei konzentrieren wir uns auf Hochtemperatur Elektrolyseure,<\/em> an denen wir am Institut schon lange forschen. Bei der Hochtemperatur-Elektrolyse wird Wasserdampf bei Temperaturen zwischen 750 und 850 Grad Celsius in die Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet. Verwendet man daf\u00fcr Strom aus erneuerbaren Quellen, entsteht gr\u00fcner Wasserstoff mit einem Wirkungsgrad von bis zu 85 Prozent. Mit diesen Werten ist sie signifikant besser als alles bisher Dagewesene im Elektrolysebereich – und hier wollen wir auch weiterhin signifikante Verbesserungen erzielen. <\/p>\n\n\n\n

Auf welchem Forschungsstand bauen Sie im neuen PhD auf – welche Herausforderungen sind zu meistern?<\/h2>\n\n\n\n

Wir haben unsere Forschung vor zehn Jahren auf der Einzelzellebene begonnen. Damals haben sich die Zellen noch relativ rasch delaminiert \u2013 das hei\u00dft sie haben sich nach kurzer Zeit in Einzelteile aufgel\u00f6st. Vor f\u00fcnf Jahren waren wir dann so weit, dass die Zellen dauerhaft gehalten haben. Allerdings hatten wir noch gro\u00dfe Dichtheitsprobleme bei der Verbindung von Zellen sowie am Geh\u00e4use. Die HTE basiert wird bei einer Temperatur von 850 Grad betrieben und das bedeutet rotgl\u00fchende Geh\u00e4use, die nicht so leicht dicht zu bekommen sind. Auch dieses Problem haben wir gel\u00f6st. Vor drei Jahren sind wir dann von den Einzelzellen weggegangen und haben Zellstapel aufgebaut, sogenannte Stacks. Diese Stacks laufen zur Zeit ganz vern\u00fcnftig mit einem Wirkungsgrad von 80 bis 85 Prozent. Aber nach wie vor leiden sie noch an einer zu hohen Degradation. Es ist eine der aktuellen Herausforderungen, die Degradation zu reduzieren und damit die Dauerhaltbarkeit zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

Bei der Degradation geht es um Materialforschung?<\/h2>\n\n\n\n

Genau, die Zellen degradieren mit verschiedenen Degradationseffekten, wie Ablagerungen, Delamination, Kornvergr\u00f6berungen und \u00e4hnlichem. Das reduziert den Wirkungsgrad dieser Elektrolyseure \u00fcber die Zeit. Das hei\u00dft, dieser wird \u00fcber die Zeit schlechter und schlechter. Das ist kein Showstopper f\u00fcr diese Technologie, aber etwas, worauf man ein Auge haben muss. <\/p>\n\n\n\n

Welche Herausforderungen gibt es noch?<\/h2>\n\n\n\n

Auch die Betriebsstrategie des Hochtemperatur Elektrolyseurs ist noch mehr oder weniger unerforscht. Die erneuerbare Energie ist variabel und deshalb m\u00fcssen die Elektrolyseure der Zukunft mit variabler Last betrieben werden k\u00f6nnen. In dem neu geschaffenen PhD werden wir untersuchen, wie wir weg vom permanenten Volllastbetrieb und hin zu Lastvariet\u00e4ten kommen.<\/p>\n\n\n\n

Wenn man einen Elektrolyseur mit zum Beispiel 500 Kilowatt Anschlussleistung hat, dann bedeutet Volllast, diesen permanent mit 500 Kilowatt Anschlussleistung zu betreiben – von Null bis 24.00 Uhr und 365 Tage im Jahr. Aber der Strom aus Sonne und Wind, den wir in Wasserstoff umwandeln wollen, ist stark fluktuierend. Dieses vorhandene Wind- und Sonnenprofil im Stromnetz m\u00fcssen wir mit unseren Hochtemperatur-Elektrolyseuren nutzen k\u00f6nnen \u2013 und daher mit variabler Last fahren. <\/p>\n\n\n\n

Wenn wir es geschafft haben, diese Technologie dauerfest zu machen, also die Degradation einzud\u00e4mmen und den Betrieb lastvariabel zu machen, dann haben wir gigantische Potenziale vor uns. Dann k\u00f6nnen wir Elektrolyseure zu unvergleichbar geringen Kosten anbieten. Denn wir verbauen in unserem HTE nur g\u00fcnstige Materialien wie keramische Werkstoffe und Nickel als Katalysator. Die Materialkosten aller Bauteile und Komponenten einer HTE sind sehr gering. <\/p>\n\n\n\n

Gilt es dabei auch neue Materialien zu erforschen? <\/h2>\n\n\n\n

Bei den Elektrolyten werden wir auf Bestehendem aufbauen \u2013 und auch bei der Brennstoffelektrode werden wir beim g\u00e4ngigen Nickel bleiben. Aber bei der Sauerstoffelektrode sind derzeit viele Materialien im Gespr\u00e4ch und da ist auch noch nicht ganz klar, welche Materialien sich langfristig durchsetzen werden. Deshalb ist es unter anderem das Material der Sauerstoffelektrode, das wir uns in diesem Projekt genauer ansehen werden. <\/p>\n\n\n\n

Wie und wo k\u00f6nnte so erzeugter gr\u00fcner Strom in der Industrie eingesetzt werden?<\/h2>\n\n\n\n

\u00dcberall da, wo derzeit schon Wasserstoff gebraucht wird, ist mittels Hochtemperatur Elektrolyse in Zukunft gr\u00fcner Wasserstoff aus Sonnen- und Windstrom m\u00f6glich. Beispiele sind die chemische Industrie und die petrochemische Industrie. Und wenn in Zukunft mehr erneuerbarer Strom vorhanden ist, kann man das auch weiterdenken und diese Elektrolyseure einsetzen, um diesen Strom speicherbar zu machen. Also erneuerbaren Strom mit der Hochtemperatur Elektrolyse in Wasserstoff konvertieren und diesen f\u00fcr Zeiten einzuspeichern, in denen wenig erneuerbarer Strom im Netz ist. Dort kann man den eingespeicherten Wasserstoff mit Brennstoffzellen wieder in elektrische Energie umwandeln.<\/p>\n\n\n\n

Das System ist in bestehende Industrieanlagen integrierbar und es braucht abseits der Hochtemperatur-Elektrolyse nur Komponenten, die am Markt verf\u00fcgbar sind. <\/p>\n\n\n\n

Danke f\u00fcr das Gespr\u00e4ch.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Weiterf\u00fchrende Informationen zur Forschung im Bereich gr\u00fcner Wasserstoff an der TU Graz finden Sie im k\u00fcrzlich ver\u00f6ffentlichten Themendossier #4 Gr\u00fcner Wasserstoff – Hype oder Hoffnungstr\u00e4ger?<\/a><\/p>\n\n\n\n

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So erzeugt man solaren Wasserstoff sogar am S\u00fcdpol und in Alaska<\/div>
In der Antarktis leben in den einzelnen Forschungsstationen zwar nur wenige Menschen, aber auch die m\u00fcssen mit Energie versorgt werden. In der Regel hei\u00dft das, … Continued<\/a><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der Angriffskrieg Russlands auf die Ukraine und die daraus resultierende geopolitische Situation hat die Dringlichkeit erneuerbarer Energien erneut deutlich gemacht. Zu den gro\u00dfen Hoffnungstr\u00e4gern z\u00e4hlt Wasserstoff, der die F\u00e4higkeit hat, Strom aus den erneuerbaren Energien Biomasse, Wind und Sonne zu speichern. Derzeit kann umweltfreundlicher Wasserstoff allerdings nur mit kostspieligen Verfahren hergestellt werden und ist dadurch erst […]<\/p>\n","protected":false},"author":1688,"featured_media":512071,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":"","footnotes":""},"categories":[25213],"tags":[74339,74342,27543,74345,74348,74351],"location":[28185],"article_type":[43155],"serie":[],"archives":[],"internal_archives":[],"reboot-archive":[],"class_list":["post-416922","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-nachhaltigkeit-de","tag-gruener-wasserstoff-3-de","tag-hochtemperatur-elektrolyse-de","tag-munchen-de-de","tag-phd-programm-de","tag-soec-solid-oxyde-electrolyzer-cell-de","tag-waermetechnik-de","location-oesterreich","article_type-hintergrund"],"blocksy_meta":[],"acf":{"subtitle":"AIT Wien und TU Graz starten im Februar 2023 einen neuen PhD mit Fokus auf die Hochtemperatur Elektrolyse: Damit gr\u00fcner Wasserstoff rasch f\u00fcr die energie-intensive Industrie verf\u00fcgbar wird. ","text_display_homepage":false},"author_meta":{"display_name":"Hildegard Suntinger","author_link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/author\/hildegard-suntinger\/"},"featured_img":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-content\/uploads\/2022\/10\/PhD-Programm-gruner-Wasserstoff-_by_-AIT_Krischanz-scaled.jpeg","coauthors":[],"tax_additional":{"categories":{"linked":["Nachhaltigkeit<\/a>"],"unlinked":["Nachhaltigkeit<\/span>"]},"tags":{"linked":["gr\u00fcner Wasserstoff<\/a>","Hochtemperatur Elektrolyse<\/a>","Munchen<\/a>","PhD Programm<\/a>","SOEC Solid Oxyde Electrolyzer Cell<\/a>","W\u00e4rmetechnik<\/a>"],"unlinked":["gr\u00fcner Wasserstoff<\/span>","Hochtemperatur Elektrolyse<\/span>","Munchen<\/span>","PhD Programm<\/span>","SOEC Solid Oxyde Electrolyzer Cell<\/span>","W\u00e4rmetechnik<\/span>"]}},"comment_count":"0","relative_dates":{"created":"Posted 3 years ago","modified":"Updated 3 years ago"},"absolute_dates":{"created":"Posted on November 10, 2022","modified":"Updated on November 10, 2022"},"absolute_dates_time":{"created":"Posted on November 10, 2022 6:30 am","modified":"Updated on November 10, 2022 6:30 am"},"featured_img_caption":"","series_order":"","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/416922","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1688"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=416922"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/416922\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media\/512071"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=416922"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=416922"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=416922"},{"taxonomy":"location","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/location?post=416922"},{"taxonomy":"article_type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/article_type?post=416922"},{"taxonomy":"serie","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/serie?post=416922"},{"taxonomy":"archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/archives?post=416922"},{"taxonomy":"internal_archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/internal_archives?post=416922"},{"taxonomy":"reboot-archive","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/reboot-archive?post=416922"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}