DLR auf der Hydrogen Technology Expo Europe 2024 in Hamburg

Klimaverträgliche Mobilität und Infrastruktur

Das DLR untersucht, wie sich Wasserstoff möglichst effizient und sicher speichern und über weite Strecken transportieren lässt. Es entwickelt neuartige Antriebssysteme für den mobilen Einsatz und integriert sie in die jeweiligen Gesamtsysteme, seien es Autos, Busse, Lastwagen, Lastenfahrräder, Züge, Flugzeuge oder Schiffe. Auf der Messe stellt das DLR kohlenstofffaserverstärkte Tanks mit integrierter Sensorik für den Einsatz in Brennstoffzellen-Fahrzeugen sowie den Zugbereich aus. Um Wasserstoff-Systeme sicher zu betreiben und gleichzeitig Wasserstoff-Lecks so früh wie möglich zu erkennen, hat das DLR ein intelligentes Sensorsystem entwickelt. Mithilfe einer zentralen Steuereinheit erfasst es Daten in Echtzeit und wertet sie direkt aus. Die Leckagen werden aktuell durch eine „Heatmap“ visualisiert. In zukünftigen Versionen könnten maschinelle Lernverfahren eingesetzt werden, um die Genauigkeit weiter zu erhöhen.

Das DLR forscht zudem daran, wie sich Wasserstoff verfahrenstechnisch in die Energieinfrastruktur einbinden lässt und zu materialtechnischen Aspekten. Dazu zählen das Speichern und der Transport sowie die Frage, welche Einflüsse beides auf die Qualität des Wasserstoffs hat. Ein weiteres Forschungsthema untersucht, ob und wie bestehende Erdgas-Infrastruktur auch mit Wasserstoff genutzt werden kann. Dazu zeigt das DLR ein Teilstück einer Pipeline, die in H2-ready-Stahl gefertigt und für eine Nutzung als Wasserstoffleitung geeignet ist.

Wasserstoff für eine nachhaltige Schifffahrt

Das DLR ist im Prozess der Beschaffung eines modular aufgebauten Forschungsschiffs. Auf ihm soll es möglich sein, verschiedene alternative Antriebe, zum Beispiel auf Basis von Brennstoffzellen, Verbrennungsmotoren mit alternativen Kraftstoffen sowie Batterien, zu erproben. Dieser schwimmende Demonstrator soll die Entwicklung von Systemen und Komponenten für Antriebe in der Binnen- und Seeschifffahrt so voranbringen, dass sie in Zukunft weltweit eingesetzt werden können. Einzigartig ist, dass dieses Schiff über diverse Forschungsstationen verfügen und flexibel anpassbar sein wird, um unterschiedliche Komponenten zu testen. Auf diese Weise kann das DLR Akteure aus der maritimen Branche, wie Schiffseigner und Werften, aber auch die Politik unterstützen, Entscheidungen zu erfolgversprechenden neuen Schiffskonzepten zu treffen. Auf der Messe gibt das DLR mit einem Modell des Schiffs einen Ausblick darauf.

Chemische Produkte aus „grünem“ Wasserstoff

Das Meer bietet vielseitige Möglichkeiten, um Strom aus erneuerbaren Ressourcen zu erzeugen. Der Transport dieses Stroms an Land ist jedoch sehr teuer, abhängig von der Länge der Stromleitungen. Daher existiert ein hohes Potenzial, diese Energie in Form von „grünem“ Wasserstoff direkt in Offshore-Anlagen zu erzeugen und dann diesen zu transportieren. Generell könnten auch andere chemische Produkte zukünftig auf diese Weise aus Windenergie, Wasserstoff, Meereswasser und CO₂ hergestellt werden. Auf seinem Stand gibt das DLR Einblick, wie derartige Anlagen entwickelt und betrieben werden könnten. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Erforschung verschiedener Synthese-Technologien, insbesondere hinsichtlich der Nutzung unterschiedlicher Elektrolysetechnologien und deren Möglichkeiten im Offshore-Betrieb.

Gasdiffusionselektroden für Brennstoffzellen und Elektrolyseure

Gasdiffusionselektroden sind Hauptbestandteil elektrochemischer Energietechnologien wie Brennstoffzellen und Elektrolyseure. Aktuell besteht ein industrieller Bedarf, diese Elektroden weiterzuentwickeln und zu verbessern. Denn ihre Beschaffenheit ist maßgeblich für die Leistung und Lebensdauer erneuerbarer Energietechniken. Um die Weiterentwicklung dieser Elektroden in Industrie und Wissenschaft schnell, einfach, günstig und mit begrenztem Materialaufwand beurteilen zu können, dient die ausgestellte Halbzelle. Das DLR hat die Zelle angepasst und weiterentwickelt: Sie ist flexibel für Brennstoffzellen und Elektrolyseure sowie für die CO₂-Reduktion und die Stickstoffreduktion im Rahmen der Ammoniaksynthese einsetzbar.

Technologische Möglichkeiten für das klimaverträgliche Fliegen

Anhand eines Flugzeugmodells werden die verschiedenen Kompetenzen der DLR-Institute veranschaulicht, die Beiträge zum klimaneutralen Fliegen von morgen leisten. Dabei kommen verschiedene auf Größe und Reichweite zugeschnittene Konzepte und Technologien in Betracht, die den Klimaeinfluss stark reduzieren. Das Exponat stellt dabei selbst kein im Detail optimiertes zukünftiges Produkt dar, sondern ist vielmehr als Baukasten der verschiedenen technologischen Möglichkeiten zu verstehen. Klimaverträgliche Konzeptflugzeuge im Regional-, Kurz- und Mittelstreckensegment könnten zukünftig mit Brennstoffzellenantrieb, Wasserstoffdirektverbrennung oder nachhaltigen synthetischen Kraftstoffen (SAF, Sustainable Aviation Fuel) abheben. Für verschieden Flugzeuggrößen und Einsatzbereiche kommen verschiedene Kombinationen aus Antrieb und Kraftstoff in Betracht.

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