FORSCHEN FÜR DIE ENERGIE DER ZUKUNFT - MIT WASSERSTOFF ZU EINER KLIMA-FREUNDLICHEN WIRTSCHAFT: ES GIBT ZAHLREICHE PROJEKTE UND INITIATIVEN - BMWi
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WIRTSCHAFTSPOLITIK IM FOKUS
FORSCHEN FÜR
DIE ENERGIE
DER ZUKUNFT
MIT WASSERSTOFF ZU EINER KLIMA-
FREUNDLICHEN WIRTSCHAFT: ES GIBT ZAHLREICHE
PROJEKTE UND INITIATIVEN
„D
as Wasser ist die Kohle der Zukunft. Die
Energie von morgen ist Wasser, das durch
elektrischen Strom zerlegt worden ist. Die
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so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff KURZ ERKLÄRT
und Sauerstoff, werden auf unabsehbare Zeit hin-
aus die Energieversorgung der Erde sichern.“ Dieses Elektrolyseure spalten chemische Verbindungen
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durch elektrischen Strom und wandeln auf diese
zukunftsweisende Zitat entspringt nicht etwa einem
Weise elektrische in chemische Energie. So kann
Strategiepapier zur Energiewende. Es wurde bereits Strom aus erneuerbaren Energieanlagen als Gas
im Jahr 1870 durch den französischen Schriftstel- gespeichert werden und später zurück in Strom
ler Jules Verne in seinem Werk „Die geheimnisvolle konvertiert werden. Elektrolyseure sind das Herz-
Insel“ zu Papier gebracht. 151 Jahre später ist die- stück von Power-to-Gas-A nlagen.
se Prognose zum Greifen nah und Wasserstoff ein
essenzieller Bestandteil der Energiepolitik der Bun-
desregierung auf dem Weg zur Energiewende und
einer klimafreundlichen Wirtschaft. Das Besondere an grünem Wasserstoff: Das Gas wird
nicht nur klimafreundlich produziert, es kann auch
WASSERSTOFF KANN sehr vielseitig eingesetzt werden. Im Stromsystem
ermöglicht Wasserstoff, dass erneuerbare Energie
SEHR VIELSEITIG auch langfristig (zwischen)gespeichert wird. Im
E INGESETZT WERDEN. Verkehrsbereich können mithilfe von Wasserstoff
Brennstoffzellenfahrzeuge betrieben sowie synthe-
Grüner Wasserstoff birgt enormes Potenzial als tische Kraftstoffe produziert werden. Bei der Ener-
Energieträger der Zukunft. Hinter der Bezeichnung giewende in der Industrie liegt der Fokus unter
„Grün“ verbirgt sich dabei, dass Elektrolyseure den anderem darauf, Industrieprozesse CO2-neutral zu
Wasserstoff mithilfe von Strom aus erneuerbaren gestalten. Durch Wasserstoff kann ein Wandel hin
Energien CO2-neutral herstellen. zu erneuerbaren Energien als Quelle für die benö-
tigten Prozessenergien gelingen. Im Wärmebereich
können Haushalte und Unternehmen über das Gas-
netz mit Wasserstoff zur Wärmeerzeugung versorgt
werden. Auch die Abwärme von Elektrolyseuren
kann hier genutzt werden.
WIRTSCHAFTSPOLITIK IM FOKUS
Teil der angewandten Energieforschung, die das
Ministerium durch die Projektförderung unter-
stützt. Damit hat das BMWi durch das frühzeitige
Engagement für Forschung und Entwicklung den
Darüber hinaus – und darin liegt die wohl größte Aufbau einer weitverzweigten, hoch spezialisier-
Stärke von Wasserstoff – wirkt der Energieträger an ten Wissenschaftslandschaft in Deutschland ange
der Schnittstelle unterschiedlicher Sektoren und trieben. So ist die Grundlage gelegt, um das Land
ermöglicht deren Kopplung. zu einer der führenden Nationen auf dem Weg zur
internationalen Wasserstoffwirtschaft zu machen.
WASSERSTOFF: KLEINES ELEMENT, Im Rahmen der Nationalen Wasserstoffstrategie
GROSSE WIRKUNG wird dieses Ziel mit vielfältigen Maßnahmen
unterstützt.
Wasserstoff ist zwar das kleinste chemische Ele- Aber auch die Forschungsförderung wird IN KÜRZE
ment, es birgt jedoch die Chance, der Wegbereiter fortgesetzt und in der Wasserstoffstrategie promi-
für einen großen energie- und wirtschaftspoliti- nent adressiert. Schließlich sind noch viele tech- Das Ministerium
unterstützt
schen Umbruch zu sein. Damit dies gelingt, sind nische Herausforderungen zu meistern und auch
Forschungspro-
umfassende Forschung und Innovation eine wich- Technologien, die sich heute erst in einem frühen
jekte rund um
tige Grundlage. E ntwicklungsstadium befinden, können zur den Aufbau einer
Mittel- bis langfristig bieten Wasserstofftech- Energieversorgung der Zukunft beitragen. Bei s icheren und
nologien große Potenziale für neue Unternehmen der Projektförderung für die Entwicklung von s tabilen Infra-
und qualifizierte Arbeitsplätze entlang der gesam- Wasserstofftechnologien unterstützt das BMWi struktur.
ten Wertschöpfungskette – der Herstellung und der Forschungsideen entlang der gesamten Wert-
Speicherung von Wasserstoff, dem Transport und schöpfungskette. Außerdem fördert das Ministe-
den Verteilrouten sowie nicht zuletzt der Nutzung rium Forschungsprojekte rund um den Aufbau
dieses Rohstoffs als Energieträger. einer sicheren und stabilen Infrastruktur und zur
Integration in das bestehende Energiesystem.
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FORSCHUNG ENTLANG DER WERT-
S CHÖPFUNGSKETTE WASSERSTOFFSPEICHER IM UNTERGRUND
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Die wissenschaftlichen Arbeiten zu Wasserstoff Eines der vielen Forschungsvorhaben, die das
fördert das BMWi im Rahmen des 7. Energiefor- BMWi im Laufe der Jahrzehnte zu Wasserstoff ge-
schungsprogramms der Bundesregierung. Der fördert hat, ist HyINTEGER. t1p.de/EnArgus-Ver-
Fokus ist dabei immer klar auf der zukünftigen bundvorhaben
Anschlussfähigkeit der Forschungsergebnisse an
die energiewirtschaftliche Praxis gerichtet. Dabei
hat das BMWi nicht erst mit der Nationalen Was-
serstoffstrategie der Bundesregierung begonnen,
diesen Energieträger der Zukunft zu fördern. Schon
seit vielen Jahrzehnten ist der Themenkomplex
DAS BMWI
F ÖRDERT IDEEN IN
D E R G E S A M T E N
WERTSCHÖPF UNGS-
KETTE.IM FOKUS WIRTSCHAFTSPOLITIK
WORTMELDUNG
2,5
DAS ENERGIESYSTEM
MIT
MILLIONEN VON MORGEN
GEMEINSAM MIT DER INDUSTRIE WERDEN NEUE
T ECHNOLOGIEN ENTWICKELT UND ERPROBT
Euro hat das BMWi das Projekt „HyINTEGER“ Beim Umbau unseres Energiesystems geht es darum, neben Strom
innerhalb des 6. Energieforschungsprogramms „grünen“ Wasserstoff als weiteren universellen Energievektor zu
gefördert.
etablieren. Auf diesem Weg spielt Forschung zwei Rollen: Sie trägt
einerseits zu Kostensenkungen in bekannten Prozessen bei und
öffnet andererseits Türen durch technologieoffene, neue Ansätze.
Vier Projektpartner haben zwischen 2016 und 2019
untersucht, ob und inwiefern technische Kompo- Für ersteres ist ein enger Schulterschluss mit der Industrie wichtig;
nenten und die natürlichen Reservoir-Bestandteile in dieser „Schlaglichter“-Ausgabe sind einige erfolgreiche Beispiele
von Untergrundspeichern in einer Wasserstoff- genannt. Die Senkung der Kosten grünen Wasserstoffs bei Herstel-
atmosphäre interagieren. Das Ziel der Arbeiten war lung, Transport und Nutzung bleibt zentrales Element für eine
es, Wasserstoff langfristig in Hohlräumen unter der erfolgreiche Einführung in großem Maßstab.
Erdoberfläche speichern zu können. Das BMWi hat
das Projekt mit 2,5 Millionen Euro innerhalb des Zur Entwicklung neuer Technologien ist ein globaler Blickwinkel
6. Energieforschungsprogramms gefördert, dem wesentlich. Künftig werden einerseits im Grundsatz bekannte, aber
Vorgänger des aktuellen Förderprogramms. von der kommerziellen Anwendung unterschiedlich weit entfernte,
Die Forschungsaktivitäten von HyINTEGER andererseits bisher kaum verfolgte neue Ansätze eine Rolle spielen.
schließen an ein Vorgängerprojekt an, das Teil der Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hält b eispiels-
Forschungsinitiative Energiespeicher der Bundes- weise die Weiterentwicklung von Komponenten und Verfahren für
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regierung war. Diese hat das BMWi gemeinsam solarthermische Herstellungsprozesse für große Leistungsklassen
mit dem Bundesministerium für Bildung und For- in sonnenreichen Regionen für vielversprechend. Demonstrations-
schung und dem Bundesumweltministerium be- vorhaben mit Partnerstaaten zahlen dabei auf Technologieexport
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reits 2011 ins Leben gerufen. Innerhalb des Vor- und Wasserstoffimport ein. Neben innovativen Herstellungspfaden
gängerprojekts fanden die Wissenschaftlerinnen müssen auch neue Anwendungsbereiche erschlossen werden, bei-
und Wissenschaftler heraus, dass Wasserstoff unter spielsweise Wasserstoff als Ausgangsstoff für alternative Treibstoffe
spezifischen Bedingungen Gesteinsveränderungen für Schwerlasttransport auf Straße und Schiene, in Luftfahrt und
hervorrufen kann. Schifffahrt.
Diese beiden Projekte zeigen, dass die Förde-
rung der angewandten Energieforschung nie im Ergänzend zur Verbesserung von Technologien ist systemische und
luftleeren Raum stattfindet, sondern entlang einer interdisziplinäre Forschung erforderlich, die Sektorenkopplung
Entwicklungskette erfolgt: von den Laboren über und Verteilnetze gestaltet. Der wissenschaftliche Blick reicht dabei
realitätsnahe Demonstrationsprojekte bis schluss- von intelligenten Betriebsführungsstrategien über Systemmodellie-
endlich der entscheidende Schritt in die energie- rung bis hin zu ökonomischen Anreizen und Akzeptanzfragen. So
wirtschaftliche Praxis gelingt. ist auch eine Begleitforschung wesentlich, um Effekte von Techno-
logien und Systemintegration bewerten zu können. Dies passiert
AUF DEM WEG IN DIE ENERGIE beispielsweise durch das DLR und weitere Partner für die im Artikel
WIRTSCHAFTLICHE REALITÄT genannte Förderinitiative „Energiewende im Verkehr“.
Um den Sprung von Innovationen aus dem Labor
oder dem Technikum in das „reale Leben“ zu unter-
stützen, hat das BMWi das Förderinstrument der
PROF. DR. KARSTEN LEMMER
„Reallabore der Energiewende“ im 7. Energiefor- ist im Vorstand des DLR verantwortlich
schungsprogramm verankert. Mit dieser Maßnah- für das Vorstandsressort „Innovation,
me ermöglicht das Ministerium Forschung an der Technologietransfer und wissenschaft
Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Praxis. Die liche Infrastrukturen“.
Reallabore sind als regional und zeitlich begrenzte
Testräume konzipiert, um im industriellen„REALLABORE DER
ENERGIEWENDE“
V E R BI N D E N
W ISSENSCHAFT
UND PRAXIS.
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Maßstab unter realen Marktbedingungen For-
schungsergebnisse erproben zu können. Die auf
diese Weise gesammelten Erfahrungswerte sollen
als Grundlage dienen, um die Weiterentwicklung
des Energieversorgungssystems als Ganzes voran- Arbeiten liegt jedoch darauf, Antworten zu finden,
zutreiben. Der thematische Schwerpunkt der Real- wie Anlagen dieser Art technisch und hinsichtlich
labore liegt dabei einerseits auf Wasserstofftech- ihres Geschäftsmodells gestaltet sein müssen, um
nologien und Sektorkopplung sowie andererseits wirtschaftlich zu sein. Zudem untersuchen die
auf energieoptimierten Quartieren. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie
Eines der Reallabore der Energiewende zu Wasserstoff in den Sektoren Strom, Wärme und
Wasserstoff ist H2-Wyhlen. t1p.de/EnArgus- Verkehr bedarfsgerecht erzeugt, lokal verteilt und
Reallabor.de genutzt werden kann. Das BMWi fördert das Real-
Das Projekt ist im Januar 2021 gestartet. Die labor über einen Zeitraum von fünf Jahren mit
fünf beteiligten Partnerinstitutionen aus Wirt- rund 13,5 M illionen Euro.
schaft und Wissenschaft forschen an einer Power-
to-Hydrogen-Infrastruktur. Im Laufe der Projektzeit
wollen sie diese von einem auf bis zu fünf Mega- KURZ ERKLÄRT
watt elektrischer Leistung ausbauen. Der Kern der
Power-to-Hydrogen-Anlagen produzieren mithilfe von
Elektrolyseuren und Strom aus erneuerbaren Energien
grünen Wasserstoff, indem sie Wasser (H2O) in Wasser-
stoff (H2 ) und Sauerstoff (O) mit Hilfe elektrischer
Energie zerlegen.IM FOKUS WIRTSCHAFTSPOLITIK
KURZ ERKLÄRT
Unter Power-to-Fuel-Prozessen versteht man die
Produktion synthetischer Kraftstoffe auf der Basis
VERNETZUNG ZWISCHEN FORSCHUNG,
von Strom aus erneuerbaren Energien, sogenannten
INDUSTRIE UND POLITIK E-Fuels. Bei dem Verfahren der Plasmalyse wird
Treibstoff durch eine plasma-chemische Synthese
Den Sprung von Innovationen aus der Forschung von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Methan –
in die Praxis fördern nicht nur die Reallabore der mithilfe von Strom aus Solaranlagen – hergestellt.
Energiewende. Mit den Forschungsnetzwerken
Energie hat das BMWi selbstorganisierte Foren
etabliert, in denen die Mitglieder Ideen entwickeln,
um den Transfer von Forschungsergebnissen in Eines der Projekte, die das BMWi innerhalb
die energiewirtschaftliche Praxis zu unterstützen. der Förderinitiative unterstützt, ist CombiFuel.
Zudem tauschen sie sich zu aktuellen Forschungs- t1p.de/EnArgus-CombiFuel
fragen aus und vernetzen sich im Hinblick auf ge- Das Konsortium erarbeitet ein strombasier- IN KÜRZE
meinsame Forschungsprojekte. tes Antriebskonzept für bereits zugelassene und
Neufahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Dieses ba- Im Förderprojekt
„CombiFuel“
DIE VERNETZUNG DER siert auf einem erneuerbaren Treibstoff aus 30 Vo-
wird ein strom-
lumenprozent Wasserstoff und 70 Volumenpro-
A KTEURE IST WICHTIGER zent Methan. Das Konsortium erarbeitet damit eine
basiertes
Antriebskonzept
TEIL DER STRATEGIE. wertvolle Übergangslösung auf dem Weg zur Was- für bereits zuge-
serstoffmobilität. Das Herzstück der Forschungs- lassene und neue
Als Teil der Nationalen Wasserstoffstrategie hat die arbeiten ist das neuartige, innovative Verfahren Fahrzeuge mit
Bundesregierung im Juni 2020 die Gründung des der Plasma-Wasserelektrolyse (Plasmalyse). Dabei Verbrennungs-
motoren
Forschungsnetzwerks Wasserstoff als neuntem wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissen-
entwickelt.
Forschungsnetzwerk Energie beschlossen. Das For- schaftler in nur einem Prozessschritt einen synthe-
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schungsnetzwerk Wasserstoff feierte im September tischen, gasförmigen Wasserstoff-/Methantreib-
2020 seinen Auftakt und vernetzt aktuell über 1000 stoff (HCNG) aus Wasser und Kohlenstoffdioxid
Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und (CO2) beziehungsweise Kohlenstoffmonoxid (CO)
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Wirtschaft. Die Netzwerkmitglieder haben bereits erzeugen. Der Vorteil: Plasmaverfahren können
im Rahmen einer detaillierten Konsultation zum technisch kompakt und einfach umgesetzt werden
Förderaufruf „Technologieoffensive Wasserstoff“ und benötigen keine Warmlaufphase. Die Plasma-
beigetragen, der im Dezember 2020 vom BMWi ver- lyse wollen die Projektpartner anschließend in
öffentlicht wurde. Das Forschungsnetzwerk Wasser- eine Power-to-HCNG-Tankanlage einbinden.
stoff ist ein offenes Expertenforum, bei dem grund-
sätzlich alle engagierten Expertinnen und Experten
mitwirken können. MEHR ZUM THEMA
WASSERSTOFF ALS BRÜCKENBAUER FÜR DIE Weitere Informationen zu den verschiedenen durch
VERKEHRSWENDE das BMWi geförderten Forschungsprojekten
im Bereich Energie und zum Förderschwerpunkt
Wasserstoff sind unter www.energieforschung.de
Unter das Stichwort Sektorkopplung fällt die För- und im Newsletter zur angewandten Energie
derinitiative „Energiewende im Verkehr“ des BMWi. forschung verfügbar, den der Projektträger Jülich
Die verschiedenen Projekte der Fördermaßnahme im Auftrag des BMWi erstellt.
wirken an der Schnittstelle zwischen Energie- und
Verkehrssektor und forschen zu Power-to-Fuel- CORNELUIS VEITH
Prozessen. Darunter versteht man die Produktion Referat: Energieforschung – Projektförderung
und Internationales
synthetischer Kraftstoffe auf der Basis von Strom
aus erneuerbaren Energien, sogenannten E-Fuels. DR. PETER VACH
Auf diese Weise soll der Verkehrssektor künftig einen Referat: Energieforschung – Grundsatzfragen
signifikanten Beitrag dazu leisten, CO2-Emissionen und Strategie
und Luftschadstoffe wie Stickoxide (NOx) auch da
zu reduzieren, wo sich Brennstoffzellen und Bat- schlaglichter@bmwi.bund.de
terien nicht einsetzen lassen.Sie können auch lesen
