„Eine spannende Zeit“: Wie die FH Münster Wasserstoff erforscht

Prof. Dr. Christof Wetter und Dr. Elmar Brügging erforschen mit ihrer Arbeitsgruppe die Entwicklung von Wasserstoff an unserer Hochschule. Zum Auftakt unserer Wasserstoff-Themenwoche erklären die beiden Experten im Interview den Nutzen von Wasserstoff, beleuchten die verschiedenen Erzeugungsformen und geben Einblick in ihre Arbeit.

Warum ist Wasserstoff ein Energieträger, den es zu erforschen lohnt?

Prof. Dr. Christof Wetter: Weil wir in der Bundesrepublik Deutschland bis zum Jahr 2045 weitgehende CO2-Neutralität anstreben. Vor diesem Hintergrund lautet die Frage: Wie nutzen wir die Erzeugungsspitzen aus den regenerativen Energieträgern, die besonders bei Wind und Photovoltaik sehr schwanken, in Zeiten, in denen wir wenig Wind oder Sonne haben? Mit überschüssigem Strom können wir Wasserstoff produzieren, der speicherbar und für verschiedene Nutzungen in anderen Bereichen nutzbar ist. Wasserstoff ist nicht das Allheilmittel, aber er stellt die logische Fortsetzung dieser gesamten technologischen Entwicklung dar.

Wofür kann man Wasserstoff nutzen?

Dr. Elmar Brügging: Wasserstoff ist ein universaler Energieträger, wie Strom oder Biogas, und kann zum Beispiel in der Industrie für die direkte stoffliche Nutzung verwendet werden. Man kann daraus aber auch Wärme oder Strom erzeugen oder ihn als Kraftstoff verwenden.

Es gibt grünen, grauen, blauen und türkisen Wasserstoff. Was bedeutet das?

Brügging: Die Farben symbolisieren die Art der Wasserstofferzeugung. Grauer Wasserstoff wird seit vielen Jahrzehnten in der Industrie eingesetzt und basiert auf fossilen Energieträgern. In Deutschland ist die Hauptproduktionsart die Dampfreformierung über Erdgas – da wird aus dem klassischen Erdgas Wasserstoff gewonnen. Grauer Wasserstoff wirkt nicht treibhausgasreduzierend, im Gegenteil: Im Mobilitätssektor würde der sogar noch mehr CO2-Emissionen produzieren als die klassischen Kraftstoffe, die wir verwenden. Ausschließlich grüner Wasserstoff trägt tatsächlich dazu bei, dass die Treibhausgasemissionen reduziert werden, weil er auf der Basis von erneuerbaren Energien gewonnen wird.

Woraus wird blauer und türkiser Wasserstoff gewonnen?

Brügging: Blauer Wasserstoff ist auch dampfreformierter Wasserstoff aus Erdgas, aber das CO2 wird gespeichert. Dadurch emittiert es nicht und hat eine bessere Treibhausgasbilanz.

Wetter: Beim türkisen Wasserstoff scheidet man Kohlenstoff als Feststoff ab. Das ist eine andere Technologie. Aber ich glaube nicht, dass das die Lösung ist. Wir fokussieren uns in der Region und unseren Arbeitsgruppen ausschließlich auf grünen Wasserstoff, weil wir glauben, dass wir nur dann einen Vorteil und Fortschritt für eine nachhaltige Energieversorgung haben. Natürlich verfolgen wir aber die gesamte technologische Entwicklung mit größtem Interesse.

Wie erforschen Sie an der FH Münster die Wasserstoff-Entwicklung?

Brügging: Wir haben in dem Zusammenhang eine ganze Reihe an Projekten. Es sind zwei unterschiedliche Bereiche: Der eine ist an unserer Arbeitsgruppe Umwelttechnik angesiedelt, darin geht es um die biologische Wasserstoffproduktion mithilfe von Mikroorganismen. Da nutzen wir unsere langjährige Erfahrung aus der Biogasforschung. Uns ist es gelungen, den Prozess aufzuteilen in zwei Teilprozesse: den wasserstoffbildenden Teil und den methanbildenden Teil. Und das funktioniert außerordentlich gut – wir sind in der Lage, Wasserstoff in ähnlicher Qualität zu produzieren wie Biogas. Wir haben etwa 55 Prozent Wasserstoff, den wir über die Mikroorganismen produzieren können. Und dieser zweistufige Prozess hat den Vorteil, dass das Biogas, das im zweiten Schritt produziert wird, noch einmal energiereicher ist. Auf der anderen Seite haben wir gerade gemeinsam mit der Firma Enapter ein sehr großes Projekt, in dem es darum geht, einen Elektrolyseur technisch weiterzuentwickeln. Die Firma hat das Ziel, den Elektrolyseur auch für industrielle Zwecke hochzuskalieren. Das geschieht am FH-Ort Saerbeck. Dort werden wir diesen sogenannten „Multicore“ aufbauen, testen und weiterentwickeln.

Was genau macht ein Elektrolyseur?

Brügging: Elektrolyse ist die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Die Abtrennung erfolgt über unterschiedliche Membranen im Elektrolyseur, sodass Wasserstoff von Sauerstoff getrennt wird und die beiden Bestandteile separat abgeführt werden.

Wetter: Die Elektrolyse ist die Technologie, die am weitesten fortgeschritten ist und wirtschaftlich im großen Maßstab angeboten und weiterentwickelt wird. Wir arbeiten daran, aus Biomasse direkt Wasserstoff zu machen. Da sind wir auf einem guten Weg. Wir haben die Laborversuche weitgehend abgeschlossen, gehen jetzt in den halbtechnischen Maßstab und skalieren nach oben. Da wird nun die weitere Forschung zeigen, wie wir auch auf wirtschaftliche Weise Wasserstoff aus Biomasse herstellen können. Es gibt eine ganze Reihe von weiteren Ansätzen, bei denen auch noch Grundlagenforschung erbracht werden muss, aber das ist das Interessante daran. Auch für unsere Studierenden ist es wichtig, in diesen Zukunftstechnologien Fuß zu fassen, die wir aus der Forschung in die Lehre übertragen werden.

Es entsteht also viel Neues in diesem Forschungsfeld.

Brügging: Genau. Aus wissenschaftlicher Sicht ist das gerade eine total spannende Zeit. Nicht nur bei uns: Überall entstehen neue Netzwerke und Cluster, es sind viele Akteure unterwegs. Die Bezirksregierung versucht, sie alle zusammenzubringen und den Austausch zu ermöglichen. Das ist auch wichtig. Wir sind der Ansicht, dass nur im Zusammenspiel etwas Großes entstehen kann. Da gibt es inzwischen ein Netzwerk von der Nordsee bis in den Süden Nordrhein-Westfalens. Daran beteiligt zu sein, ist sehr aufregend.

Wie geht es in Zukunft mit der Wasserstoff-Forschung an der Hochschule weiter?

Wetter: Wir haben gemeinsam mit Prof. Dr. Thomas Jüstel aus dem Fachbereich Chemieingenieurwesen einen Förderantrag zur Entwicklung des Wasserstoff-Clusters der FH Münster gestellt. Dieser ist inzwischen bewilligt worden. Wir werden innerhalb dieses Clusters alle interessierten Professorinnen und Professoren unserer Hochschule anschreiben und wollen gemeinsam eine Kompetenz für die unterschiedlichsten Fragestellungen anbieten. Es kann um Materialien gehen, um Dichtigkeit, um Speicherbarkeit, Optimierung der Erzeugungs- und Nutzungsmöglichkeiten, rechtliche wie praktische Fragestellungen. Wir hatten ein erstes Treffen im Januar 2019, da waren schon über 20 Professorinnen und Professoren interessiert. Sobald die Förderung da ist, werden wir alle Interessierten zusammenbringen – vielleicht auch aus Fachbereichen, die weniger technisch sind – und zum Beispiel soziale Fragestellungen bearbeiten: Bringt Wasserstoff gesellschaftliche Veränderungen mit sich? Gibt es Aspekte aus den Fachbereichen Design oder Gesundheit? Wir wollen gemeinsam prüfen, wie wir zusammenarbeiten können. Darauf freuen wir uns sehr.

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