Nut­zung von Was­ser­stoff

Nachhaltige Wasserstoffmobilität für Straße, Schiene, Luft und See

Brennstoffzellenfahrzeuge für den Individualverkehr sind bereits auf dem Markt erhältlich. Die DLR-Fachleute analysieren deren Markt- und Einsatzpotenziale. Brennstoffzellenzüge sind auf Strecken ohne Oberleitung eine emissionsfreie Alternative zu Dieseltriebwagen. Das DLR hat in einer Studie den Markt für Züge mit hybriden Antriebskonzepten untersucht sowie gemeinsam mit dem Schienenfahrzeughersteller Alstom den weltweit ersten Brennstoffzellentriebzug entwickelt und erprobt. Weitere Züge und Testregionen sollen folgen. Erste Busse mit Brennstoffzelle fahren bereits in Pilotprojekten auf den Straßen, und mehrere Hersteller entwickeln LKW mit dieser Antriebsform.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Nutzung von Wasserstoff für die Energieversorgung von Schiffen. Die Fachleute forschen an Aspekten wie Lebensdauer, Alltagstauglichkeit und der besonders effizienten Integration solcher Systeme, wenn zum Beispiel auf einem Schiff Strom für den Antrieb und gleichzeitig Kälte für die Kühlung der Fracht gebraucht wird. Gemeinsam mit Unternehmen und Forschungseinrichtungen arbeitet das DLR außerdem daran, maritime Antriebe zu untersuchen.

In der Luftfahrt kann Wasserstoff als Treibstoff in modifizierten Gasturbinen zum Einsatz kommen. Dies ist besonders für große Flugzeugklassen interessant, erfordert allerdings die Entwicklung luftfahrttauglicher Wasserstoffspeicher und neuer Brennkammersysteme. Das Fliegen mit Brennstoffzelle und elektrischen Antrieben stellt bisher eine sehr komplexe technische Herausforderung dar, verspricht aber besonders leise, effizient und emissionsfrei zu sein. Darüber hinaus können flüssige synthetische Treibstoffe auf Wasserstoffbasis das Fliegen deutlich nachhaltiger machen. Ihr Einsatz könnte in Zukunft nicht nur in der Luftfahrt gefragt sein, sondern auch überall dort, wo sich konventionelle Antriebe nicht ohne Weiteres durch klimafreundliche Alternativen wie Batterien oder Brennstoffzellen ersetzen lassen. Antriebskomponenten und Infrastruktur müssen dafür meist nur geringfügig angepasst werden. Institutsübergreifend werden die chemisch-physikalischen Eigenschaften solcher klimaneutralen Treibstoffe sowie deren Leistung, Zusammensetzung und wirtschaftliche Produktionswege untersucht.

Projektbeispiele:

• ILint– Der weltweit erste Wasserstoffzug
  
• SLRV – Safe Light Regional Vehicle mit hocheffizientem Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb
  
• HY4 – Die HY4 ist weltweit das erste viersitzige Passagierflugzeug, das allein mit einem Wasserstoffbrennstoffzellen-Batterie-System angetrieben wird.
  
• Future Fuels - Das DLR-Querschnittsprojekt erforscht synthetische Kraftstoffe.

Grüner Wasserstoff für Strom, Wärme und die Industrie

Auch der Energiesektor kann in Zukunft vom Allround-Talent unter den Energieträgern profitieren. Mit Brennstoffzellen und Gasturbinen lassen sich regelbarer Strom und regelbare Wärme erzeugen. Beides ist im Energiesystem von morgen, das auf schwankenden erneuerbaren Quellen beruht, eine zentrale Voraussetzung. So können Verbrauchsspitzen ausgeglichen werden. Dabei gilt es, möglichst hohe Wirkungsgrade zu erreichen.

Für die Umrüstung von bereits sehr effizient arbeitenden Gaskraftwerken auf Wasserstoff sind nur geringe Anpassungen notwendig. Aktuell forscht das DLR gemeinsam mit Turbinen- und Kraftwerksherstellern auf dem Gebiet der Brennstoffflexibilität und entwirft Konzepte, wie Gemische aus Erdgas und Wasserstoff möglichst stabil und schadstoffarm verbrennen. Darüber hinaus beschäftigen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit der Industriefähigkeit von Wasserstofftechnologien: Zusätzlich zum Einsatz von Wasserstoff in Gasturbinenkraftwerken kann regenerativ hergestellter Wasserstoff als Reduktionsmittel genutzt werden, zum Beispiel in der Stahlherstellung oder zur Ammoniaksynthese.

Projektbeispiele: