Grüner Wasserstoff ist ein zentraler Baustein der Energiewende und soll künftig in Industrie, Verkehr sowie beim Energietransport und der -speicherung eine entscheidende Rolle spielen. Um Innovationen rund um den Wasserstoff effektiv und nachhaltig aus der Wissenschaft in die Praxis zu überführen, haben unter dem Dach des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen (EFZN) Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft seit 2021 in fünf Innovationslaboren für Wasserstofftechnologien zusammengearbeitet - darunter das am Niedersächsischen Forschungszentrum Fahrzeugtechnik (NFF) der TU Braunschweig angesiedelte Innovationslabor "THEWA". Alle Labore wurden vom Niedersächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK) mit insgesamt 10,5 Millionen Euro gefördert.
In enger Zusammenarbeit von Wissenschaft und Praxis wurden in den Innovationslaboren Lösungen für zentrale wissenschaftliche, technologische und ökonomische Herausforderungen erarbeitet. Damit leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Technologieentwicklung und Marktdurchdringung von Wasserstoff und haben eine echte Hebelwirkung entfaltet, um die führende Rolle Niedersachsens in der Wasserstoffforschung und -anwendung weiter auszubauen.
Am 5. November 2024 kamen mehr als 90 an den Innovationslaboren beteiligte Forscher:innen und Wirtschaftsvertreter:innen in Hannover zusammen, um die Ergebnisse der von 2021-2024 geförderten Vorhaben im Rahmen eines Abschlusssymposiums zu reflektieren und einen gemeinsamen Blick auf die zukünftigen Pläne für die standortübergreifende Wasserstoffforschung in Niedersachsen zu werfen. Staatssekretär Joachim Schachtner, der für das MWK ein Grußwort an die Wissenschaftler:innen richtete, betonte noch einmal die wichtige Praxisnähe der Innovationslabore: "Wasserstoff ist zentral für das Gelingen der Energiewende. Um diese Energie für die Industrie nutzbar zu machen, sie klimaneutral und zu erschwinglichen Kosten zu produzieren, braucht es eine enge Zusammenarbeit von Wissenschaft und Praxis. Die fünf Innovationslabore für Wasserstofftechnologien des EFZN leisten genau dies, sie bringen Forschung zur Anwendung. Bei dieser wichtigen Aufgabe unterstützt sie das Land Niedersachsen mit 10,5 Millionen Euro.“
Die Innovationslabore im Überblick
Innovationslabor Wasserelektrolyse (InnoEly)
Das übergeordnete Ziel von InnoEly war die Erstellung eines Charakterisierungs- und Modellierungswerkzeugkastens zur Weiterentwicklung technischer Wasserelektrolyseure für die Produktion von grünem Wasserstoff. Durch die entwickelten Methoden können Effizienz und Leistungsfähigkeit von Elektrolyseuren signifikant gesteigert werden. Mehr erfahren
"Das Gesamtvorhaben hat sowohl die Zusammenarbeit innerhalb der niedersächsischen Wasserstoff-Forschungslandschaft als auch die Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von Unternehmen der Wasserstoffbranche innerhalb und außerhalb von Niedersachsen nachhaltig und sehr gewinnbringend verändert. Ein Beleg dafür ist die große Anzahl von hochrelevanten Anschlussprojekten mit einem Volumen von über 80 Mio. EUR. Darüber freue ich mich wirklich sehr. Auch freue ich mich darüber dass wir das wir während der Laufzeit des Vorhabens in Zusammenarbeit mit Unternehmen aus der niedersächsischen Wasserstoffbranche das Weiterbildungsprogramm Wasserstoff für Fach- und Führungskräfte aus der Taufe heben konnten. Das halbjährig-laufende Programm ging 2022 an den Start. In der Zwischenzeit sind vier Durchgänge erfolgreich abgeschlossen worden, zwei weitere laufen aktuell. Besonders stolz bin ich auf die Veranstaltungsreihe Vom Wasserstoff-Boom profitieren: Chancen für kleine und mittelständische Unternehmen in der H2 Ausrüster-Branche, die gemeinsam mit dem niedersächsischen Wirtschaftsministerium, den Unternehmerverbänden Nidersachsen und Niedersachsen.next erarbeitet und bereits viermal erfolgreich durchgeführt wurde."
- Prof. Dr. Richard Hanke-Rauschenbach (Leibniz Universität Hannover), Sprecher des Innovationslabors Wasserelektrolyse
Innovationslabor Nachhaltige Wasserstoff-Verbrennungskonzepte (WaVe)
WaVe erforschte die Nutzung von regenerativ erzeugtem grünem Wasserstoff in Verbrennungsprozessen, die vollständig CO₂-frei und damit treibhausgasneutral sind. Neue Verbrennungskonzepte ermöglichen einen emissionsfreien Einsatz von Wasserstoff in verschiedenen industriellen Anwendungen. Mehr erfahren
"Im vom MWK geförderten Innovationslabor 'Nachhaltige Wasserstoff-Verbrennungs-Konzepte' (WaVe) konnte in drei Bereichen gezeigt werden, dass eine nachhaltige und saubere Nutzung von grünem Wasserstoff mittels Verbrennung möglich ist und diese für verschiedene Nutzungsbereiche sehr große Vorteile haben kann. Im Projekt 'Wasserstoffbasierte Bereitstellung von flexibler Primärregelleistung in thermischen Kraftwerken' wurde ein innovativer Dreistoffbrenner entwickelt, in dem Wasserstoff und Sauerstoff zusammen mit Wasser eine sehr saubere Verbrennung bei moderaten Temperaturen erlaubt. Ein Einsatz für die großtechnische Primärregelleistung erscheint damit sehr gut möglich. Weitere Anwendungsbereiche werden in beantragten Folgeprojekte beispielsweise für die flexible Rückverstromung von erzeugtem Wasserstoff in Reservekraftwerken gesehen (Sektorenkopplung). Auch für eine Kopplung mit der Meerwasserentsalzung mit Elektrolyseuren wird so ein Brennverfahren vorgeschlagen. Es wurden mehrere Patente eingereicht. In einem weiteren Projekt wurden zukünftige Gasturbinen-Verbrennungsprozesse mit Wasserstoff oder Methan/Wasserstoff-Gemischen experimentell und mittels Berechnungsverfahren untersucht. Als drittes wurde ein Konzept für einen nahezu vollständig sauberen Wasserstoffmotor entwickelt, der über ein Magerbrennverfahren mit Hochaufladung zudem einen sehr hohen Wirkungsgrad erwarten lässt. Über eine Laufzeit von 3,5 Jahren konnten in diesem sehr erfolgreichen Innovationslabor somit 9 Promotionsarbeiten gefördert werden."
- Prof. Dr. Friedrich Dinkelacker (Leibniz Universität Hannover), Sprecher des Innovationslabors WaVe
Innovationslabor THEWA – Thermomanagement von Wasserstoff-Tankstellensystemen
THEWA entwickelte optimierte Gesamtsystemkonzepte für zukünftige Wasserstoff-Tankstellen, um verschiedene Anwendungsfälle abzudecken. Der Fokus lag auf multimodalen Tankstellen zur Betankung von Pkw, Bussen und Lkw. Durch innovatives Thermomanagement konnten Effizienz und Zuverlässigkeit der Tankstellensysteme verbessert werden. Mehr erfahren
"Die Innovationslabore für Wasserstofftechnologien waren ein ausgezeichneter Rahmen, um die Vernetzung und den Austausch zwischen den niedersächsischen Wasserstoff-Forscherinnen und -Forschern weiter zu stärken. Im Rahmen des THEWA-Projekts war es besonders spannend zu sehen, wie das Thema Wasserstofftankstelle von den Partnern von unterschiedlichen Seiten beleuchtet wird. Daraus wurde ein interdisziplinärer Werkzeugverbund entwickelt, der Wasserstofftankstellen von den Anforderungen, z. B. hinsichtlich der zu betankenden Fahrzeuge, über die technisch-thermodynamischen Aspekte bis hin zur Wirtschaftlichkeit und Netzwerkplanung betrachtet. Hiermit konnte beispielsweise aufgezeigt werden, wie die Auslastung der Tankstelle, die Dimensionierung einzelner Komponenten und die gewählte Betriebsstrategie die Wirtschaftlichkeit beeinflusst. Unter anderem aus der Kombination der verschiedenen Betrachtungsebenen und Werkzeuge im THEWA-Projekt ergeben sich aus unserer Sicht spannende Anknüpfungspunkte für zukünftige Forschungsvorhaben."
- Steffen Heinke (Technische Universität Braunschweig), Sprecher des Innovationslabors THEWA
H2-Wegweiser Niedersachsen
In diesem Projekt wurde untersucht, wie ein wasserstoffbasiertes Energiesystem der Zukunft in Niedersachsen konkret gestaltet werden kann. Es wurden technische Varianten analysiert sowie rechtliche, ökologische und ökonomische Aspekte berücksichtigt. Die Ergebnisse dienen als strategische Grundlage für den Ausbau der Wasserstoffwirtschaft in Niedersachsen. Mehr erfahren
"Das H2-Wegweiser-Projekt hat eindrucksvoll die Rolle Niedersachsens als Schlüsselland für die ‚grüne Wasserstoffwirtschaft‘ in Deutschland untermauert. Durch die intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit konnten wir nicht nur aktuelle Lösungsansätze entwickeln, um die Rolle von Wasserstoff in der zukünftigen Energieversorgung zu konkretisieren, sondern auch die Bedeutung Niedersachsens als zentraler Akteur im Wasserstoffnetzwerk aufzeigen. Die interdisziplinäre Kooperation innerhalb des Projekts hat es uns ermöglicht, technische, rechtliche, wirtschaftliche und ökologische Aspekte ganzheitlich zu betrachten und Synergien zwischen unterschiedlichen Forschungsbereichen effektiv zu nutzen, um praxisnahe Lösungsansätze zu entwickeln, die sowohl für die Wissenschaft als auch für die Wirtschaft relevant sind."
- Dr. Andreas Lindermeir (Technische Universität Clausthal), Sprecher des Innovationslabors H2-Wegweiser Niedersachsen
Innovationslabor Wasserstoffregion Nord-West-Niedersachsen (H2-ReNoWE)
Dieses Innovationslabor erforschte die Möglichkeiten, das von Uniper betriebene Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf (Wesermarsch) mittelfristig in eine CO₂-vermeidende Betriebsweise zu überführen. Untersucht wurde das zusätzliche Wertschöpfungspotenzial durch die Erzeugung und Nutzung von grünem Wasserstoff unter Verwendung von erneuerbarem Strom aus der Region. Mehr erfahren
"Das Innovationslabor H2-ReNoWE untersuchte die Umrüstung des einzigartigen Druckluft-Energiespeicher-Kraftwerkes am Standort Huntorf - in einer Region mit höchster Einspeisung aus Erneuerbaren - zu einem zentralen Element zukünftiger Wasserstoffinfrastruktur in Niedersachsen mit grüner Wasserstofferzeugung, -speicherung, Aufgaben im Stromnetz, H2-Turbinentechnik und Wirtschaftlichkeit im Betrieb. Institute und Partner aus Niedersachsen führten besondere Expertisen zusammen, um ausgehend von den Potentialen der Technologien, der Topologie des regionalen Netzes und der Kavernenbeschaffenheit anhand von Betriebsdaten aus dreißig Jahren eine H2-Umrüstung konkretisiert zu simulieren und daraus rückwirkend spezifizierte Anforderungen zu bestimmen und zu bewerten. Was soll man zum Erfolg sagen? - In H2-ReNoWe war eine Umrüstung simuliert, ebenfalls 30 Jahre in Betrieb, und die Ergebnisse bilden die zielführende Grundlage für weitere Forschungen an Details einer realen Umsetzung. Die Zusammenarbeit in H2-ReNoWe hat gezeigt, wie Forschung und Unternehmen in Niedersachsen gerade auf den für Niedersachsen spezifischen Sachverhalten und Themen besondere Expertisen besitzen und erfolgreich interdisziplinär zusammenarbeiten."
- Thomas Poppinga (DLR - Institut für Vernetzte Energiesysteme), Sprecher des Innovationslabors H2-ReNoWE
Ausblick
Die erfolgreichen Ergebnisse der Innovationslabore sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigen Energiezukunft. Sie werden eine große Rolle bei der Entwicklung und Umsetzung zukünftiger Forschungsvorhaben spielen. So wurde erst vor wenigen Wochen das Projekt TEN.efzn (Transformation der Energiesysteme Niedersachsen) gestartet, ein Verbundprojekt mit sechs Forschungsplattformen, von denen eine sich mit Wasserstoff und dem Wasserstoffderivat Ammoniak beschäftigt. TEN.efzn hat in den nächsten fünf Jahren zum Ziel, die Transformation der Energiesysteme in Niedersachsen zu unterstützen und die Forschung auch im Bereich der Wasserstofftechnologien weiter zu intensivieren. Die EFZN-Kommunikation wird die Themen, Ergebnisse und Publikationen der Labore in den kommenden Monaten in verschiedenen Formaten vorstellen. Ziel ist es, die gewonnenen Erkenntnisse einem breiten Publikum zugänglich zu machen und den Wissensaustausch zwischen Forschung, Wirtschaft und Gesellschaft zu fördern.
Über zukunft.niedersachsen
Gefördert wurden die Innovationslabore über zukunft.niedersachsen (ehemals „Niedersächsisches Vorab“), ein Wissenschaftsprogramm des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur und der VolkswagenStiftung. Der überwiegende Teil der Fördermittel von zukunft.niedersachsen resultiert aus dem Gegenwert der jährlichen Dividende auf nominal 30,2 Millionen VW-Treuhandaktien des Landes Niedersachsen, die dem Gewinnabführungsanspruch an die VolkswagenStiftung unterliegen. Satzungsgemäß sind die Fördermittel an wissenschaftliche Einrichtungen im Land Niedersachsen zu vergeben. Dazu legt die Landesregierung dem Kuratorium der Stiftung zumeist im Sommer und im Herbst Verwendungsvorschläge vor. Zudem kamen 2023 einmalig 576,3 Millionen Euro Sonderdividende aus dem Börsengang der Porsche AG hinzu. Auch dieser Betrag wird in den nächsten Jahren für das Programm zukunft.niedersachsen eingesetzt. 2023 flossen so insgesamt 510,5 Millionen Euro in Niedersachsens Forschung und Wissenschaft. Eines der geförderten Projekte ist das neue Zukunftslabor Circular Economy am ZDIN – Zentrum für digitale Innovationen Niedersachsen. Weitere Informationen zu „zukunft.niedersachsen“ befinden sich auf www.zukunft.niedersachsen.de.
Kontakt
Andree Späth
Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN)
Am Stollen 19A
38640 Goslar
Telefon: +49 5321 3816 8002
Mail: kommunikation(at)efzn.de
