Grüner Wasserstoff im Kreislauf gedacht
Im Forschungsprojekt „Hy²Cycle“ entwickelt die HTWD gemeinsam mit
sächsischen Partnern recyclinggerechte Elektrolyse- und Brennstoffzellen –
von der Materialauswahl über digitale Zwillinge bis zum Prototyp. Eine
neue energieeffiziente Servopresse stärkt zudem die nachhaltige
Produktionstechnologie.
Grüner Wasserstoff gilt als ein Energieträger der Zukunft. Gewonnen wird
das Gas durch Elektrolyse, bei der mithilfe von Strom aus erneuerbaren
Quellen Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird. So lässt sich
überschüssige Energie aus Windkraft oder Solaranlagen für eine spätere
Nutzung speichern. In der Brennstoffzelle läuft der Prozess in umgekehrter
Richtung, Wasserstoff wird wieder in Strom verwandelt. Während Effizienz
und Leistungsfähigkeit beider Technologien kontinuierlich verbessert
wurden, blieb die Wiederverwertbarkeit der Bauteile und Werkstoffe bisher
weitgehend unbeachtet, kritische und wertvolle Rohstoffe gehen verloren.
Recycling von Anfang an mitgedacht
Im Verbundprojekt „Hy²Cycle“, das im Rahmen der Sächsischen
Wasserstoffunion realisiert wird, arbeitet ein Team der Hochschule für
Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) gemeinsam mit den Technischen
Universitäten in Dresden, Chemnitz und Freiberg daran, recyclinggerechte
Konzepte für Brennstoff- und Elektrolysezellen zu entwickeln. Ziel ist es,
energieeffiziente, ressourcenschonende und wiederverwendbare Systeme
entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu ermöglichen, um die
Technologie noch nachhaltiger zu gestalten. Die Forschungsergebnisse
sollen eine gezielte Weiterentwicklung zukünftiger Brennstoffzellen- und
Elektrolyseursysteme ermöglichen.
„Die alkalische Hochdruckelektrolyse macht die energieaufwändige
Herstellung von Wasserstoff effizienter und spart damit Energie und
Kosten. Unser Projektpart besteht in der Konstruktion und Fertigung eines
Druck-Alkali-Elektrolyseurs, bei dem möglichst alle Komponenten recycelbar
sind“, erklärt Projektleiter an der HTW Dresden Mathias Jäckel, Professor
für Umform- und Trenntechnik. „Dabei betrachten wir den gesamten
Lebenszyklus der Bauteile und richten den Fokus gleichzeitig auf Design,
Herstellungsprozess und Ressourceneffizienz, was ein
Alleinstellungsmerkmal unseres Vorhabens ist.“
Für die Forschenden bedeutet das, die Recyclingfähigkeit von Anfang an
mitzudenken. Basierend auf der Analyse von Korrosions-, Verschleiß- und
Alterungsschäden und der Untersuchung der Recyclingfähigkeit schadhafter
Komponenten und Materialien entwickeln sie Design- und Materialkriterien
sowie angepasste Herstellungsverfahren. Geeignete Werkstoffe müssen sehr
hohe Anforderungen erfüllen, sodass die Auswahl begrenzt ist. Auch die
Verfügbarkeit spielt eine Rolle. Um die Abhängigkeit von knappen
Ressourcen zu verringern, sollen seltene Rohstoffe – soweit möglich –
ersetzt werden.
Parallel zu den experimentellen Forschungen erstellt das Team der HTW
Dresden einen digitalen Zwilling, der es ermöglicht, die Lösungsansätze zu
simulieren und Details zu analysieren. Auch den Herstellungsprozess wollen
sie mit einem digitalen Zwilling zunächst virtuell testen. Im weiteren
Projektverlauf soll dann ein Prototyp gebaut und erprobt werden, der aus
robusten und wiederverwendbaren Komponenten besteht. Dieser Prototyp mit
einem vergleichbaren oder möglichst sogar höheren Wirkungsgrad als von
vorhandenen Elektrolyseuren kann als Basis für weitere Forschungen dienen.
Darüber hinaus lässt er sich für die Lehre nutzen und fördert die
Ausbildung von Ingenieurinnen und Ingenieuren mit zukunftsweisendem Know-
how, das später den Unternehmen der Branche zugutekommt.
Nachhaltige Produktionstechnologie als Schlüssel
Neben den Fertigungstechnologien spielen die Produktionsanlagen ebenfalls
eine wichtige Rolle in der produktionstechnischen Forschung. Das
Investitionsprojekt „Sustainable Energy Press (SEP)“ ermöglicht es der HTW
Dresden, eine moderne elektromechanische Servospindelpresse zu beschaffen.
Sie dient dazu, anwendungsnahe Forschungen im Bereich
Wasserstofftechnologien, Energiespeichertechnologien und Digitalisierung
von Produktionstechnologien zu unterstützen.
„Anders als eine konventionelle Hydraulikpresse wird eine Servopresse
elektromechanisch betrieben. Zudem ist sie wartungsärmer und besitzt einen
höheren Wirkungsgrad, verbraucht also weniger Energie“, erläutert Mathias
Jäckel, der die Anschaffung initiiert hat.
Das Verbundvorhaben Hy²Cycle sowie das Investitionsprojekt Sustainable
Energy Press werden von der EU aus Mitteln des Europäischen Fonds für
regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
Projektlaufzeit: Januar 2026 bis Dezember 2027
