Systemtechnik für die Erzeugung von grünem Wasserstoff

Um die Wasserstoffgewinnung kostengünstiger, zuverlässiger und nachhaltiger zu gestalten sowie die Stromnetzqualität und -zuverlässigkeit zu erhöhen, entwickelt die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg im Forschungsprojekt "HyLeiT" mögliche Schaltungen für den Stromrichter und untersucht innovative Halbleiter-Bauelemente sowie magnetische Bauteile. Die Arbeit der H-BRS wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung bis März 2025 mit insgesamt 1,28 Millionen Euro gefördert. An dem Projekt "HyLeiT" sind neben der H-BRS auch das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE, die TU Dresden sowie die SMA Solar Technology AG und die Infineon Technologies AG beteiligt. Die Fördersumme des Bundes beträgt insgesamt 13,43 Millionen Euro.

Der Fokus der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg liegt in ihrem Teilvorhaben zum einen auf der Identifizierung von Stromrichtertopologien für Elektrolyseure. Vereinfacht ausgedrückt: Diese "Schaltungen" stellen den elektrischen Strom für den Elektrolyseprozess zur Verfügung, bei dem Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Den benötigten Strom sollen dabei möglichst Solar- oder Windkraftwerke liefern. Bei der Entwicklung des Stromrichters (mit dem elektrischer Strom umgeformt werden kann) liegt das Augenmerk auf der Verwendung von innovativen Siliziumcarbid-Halbleitern sowie möglichen Systemdienstleistungen für das Stromnetz, um dessen Betrieb weiterhin zuverlässig zu gewährleisten. Zum anderen sollen die benötigten magnetischen Bauteile näher untersucht werden.

"Herausfordernd wird die Integration von Systemdienstleistungen in die Stromrichtertopologie sein, die gleichzeitig auch kostengünstig ausfallen muss. Dies ist absolutes Neuland und wird sicherlich ein Alleinstellungsmerkmal darstellen", sagt Professor Marco Jung vom Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus, der das Projekt an der H-BRS leitet.

In einem weiteren Teilprojekt vermessen und untersuchen die Elektrotechniker der H-BRS gemeinsam mit einer Forschungsgruppe von Steffen Witzleben, Professor für anorganische und analytische Chemie am Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften, die Elektrolyse-Zellen. Sie wollen herausfinden, ob und wie sich unterschiedliche Stromverläufe auf die Alterung der Zellen auswirken.

Das Projekt "HyLeiT" gehört zum Leitprojekt H2Giga des Bundesministeriums für Bildung und Forschung bei seiner „Nationalen Wasserstoffstrategie“. Übergeordnetes Ziel von "HyLeiT" ist eine neue Generation von Stromrichtern und elektrischer Systemtechnik für die Energieversorgung von Elektrolyseanlagen und letztlich ein Konzept für deren Serienfertigung.