Unser Engagement

Gemeinsam Lösungen finden

Entlang der gesamten Wertschöpfungskette beteiligen wir uns aktiv an Verbundprojekten zu sicherer Wasserstoffinfrastruktur, Wasserstoffproduktion und wasserstoffbasierter Stahlherstellung. Wir verfügen über ein weites nationales und internationales Netzwerk mit Industrieunternehmen sowie Forschungseinrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft und der Hochschulen. Darüber hinaus engagieren wir uns in nationalen und europäischen Verbänden,  Vereinen und Gremien und gestalten relevante Prüf- und Produktnormung mit.

Forschungsprojekte

Unsere Beteiligung an öffentlich geförderter Forschung

Zum Thema Energiewende sind die Wasserstoff-Leitprojekte des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) die bisher größte Forschungsinitiative. In den industriegeführten Leitprojekten entwickeln Wirtschaft und Wissenschaft gemeinsam Lösungen für die deutsche Wasserstoffwirtschaft:

  • Serienfertigung von großskaligen Elektrolyseuren (H2Giga)
  • Erzeugung von Grünem Wasserstoff auf See (H2Mare)
  • Technologien für den Transport von Wasserstoff (TransHyDE)

H2Mare

H2Mare zielt darauf ab, dass Offshore Windenergieanlagen in Zukunft mit integrierten Elektrolyseuren Grünen Wasserstoff im Industriemaßstab herstellen. Die direkte Kopplung von Windenergieanlage und Elektrolyseur soll die Kosten der Wasserstoffproduktion minimieren. Ein weiterer Vorteil der Wasserstoff-Herstellung im Meer: Hier stehen weit größere potenzielle Flächen zur Erzeugung von Windenergie zur Verfügung als an Land.

Im H2Mare-Projekt H2Wind wird ein Wasser-Elektrolyseur entwickelt, der trotz rauer Bedingungen auf See effizient und quasi-autark arbeitet. Neben der Langlebigkeit der Anlagen und der Herausforderung der Meerwasseraufbereitung ist die maximale Ausbeute der Windenergie ein Ziel des Projektes. Die Salzgitter Mannesmann Forschung (SZMF) betrachtet zusammen mit dem Partner Siemens Energy und mehreren Instituten der Fraunhofer Gesellschaft die Wasserstoffspeicherung in Röhrenspeichern aus Stahlrohren. Ziel ist es, effiziente, aber sichere Speicherlösungen für verschiedene Szenarien zu entwickeln und experimentell abzuprüfen.

Speicher werden an mehreren Stellen benötigt. Erstens offshore auf einer Plattform nahe der Windtürme oder in diese integriert, um die Eigenversorgung der Anlagen in Zeiten von Flauten sicher zu stellen. Ein weiteres Speicher-Szenario ist die Onshore-Anlandestelle an der Küste vor einem Windpark. Die Speichermenge an einem solchen Sammelpunkt für einen Windpark mit 1 GW Gesamtleistung ist das 20 – 40 fache dessen, was für einen einzelnen Turm angenommen wird. In ähnlicher Größenordnung läge ein Röhrenspeicher für die Versorgung eines Industrieparks.

 

Welche Rohrdimensionen für die Auslegung der Röhrenspeicher möglich und erforderlich sind, erarbeitet SZMF in H2Wind. Sie sind abhängig von einer Vielzahl an Parametern, allen voran die Druckbelastung des Wasserstoffs (Maximaldrücke, Entleerungsdrücke und -zyklen) und die anvisierte Lebensdauer des Speichers. Die Berechnung kann unter Anwendung verschiedener Regelwerke erfolgen. Dabei spielen auch Effekte wie die Fertigungsqualität der Rohre oder die Vorgaben für die Rundschweißnähte eine große Rolle.

Die bei der Auslegung mit diversen Ansätzen anzunehmenden Materialkennwerte sind aktuell Gegenstand der Forschung. Daher ist ein großes Versuchsprogramm mit Materialprüfungen unter Druckwasserstoff Teil des H2Wind-Projektes. Neben mechanischen Prüfungen und Schwingversuchen werden H2-Permeationsversuche an unterschiedlichen Oberflächenbeschichtungen erprobt. Daneben werden Rundschweißverfahren für die Wasserstoffeignung getestet.

2025 soll beim Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik in Görlitz ein Demonstrator-Röhrenspeicher im Maßstab 1:1 installiert werden, der unter Druckwasserstoff realistischen Betriebszyklen ausgesetzt wird. Alle Versuchsrohre für die Laborprüfungen und den Demonstrator sind H2Ready®-Rohre der Mannesmann Line Pipe GmbH, DN 300 (323,9 x 16mm), L360NE. An diesen realen Speichersträngen werden das geordnet geplante Risswachstum vorher eingebrachter künstlicher Defekte zerstörungsfrei gemessen, die Rundnähte überwacht und H2-Permeationsmessungen unterschiedlicher Beschichtungszustände vorgenommen. Diese Erkenntnisse sind wertvoll und notwendig, um die theoretische Auslegung zu verifizieren und sie für zukünftige Regelwerke noch besser anzupassen – für einen sicheren und gleichzeitig ressourcenschonenden Betrieb.

TransHyDE-Projekt Sichere Infrastruktur

Wasserstoff sicher und zuverlässig transportieren

Die geeignete Transport-Infrastruktur bildet das Rückgrat einer zukünftigen Wasserstoffwirtschaft. Seit 2021 werden in dem Leitprojekt "TransHyDE Sichere Infrastruktur" Fragen rund um eine zukünftige Wasserstoff-Infrastruktur bearbeitet: Welche Transport-Lösungen eignen sich am besten, um kurze, mittlere und lange Strecken zu überwinden? Wo lassen sich bereits bestehende Gasnetze umwidmen? Welche gänzlich neuen Transport-Technologien braucht es? Welche Hemmnisse müssen abgebaut werden? In fünf begleitenden Forschungs- und fünf Demonstrations-Projekten haben sich 89 Partner aus Industrie, Verbänden, Universitäten und Forschungseinrichtungen sowie weitere 20 assoziierte Partner zusammengeschlossen, um Wasserstoff-Transporttechnologien voranzubringen. Bis 2025 wird es mit rund 146 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Der technische Fokus von TransHyDE liegt auf vier verschiedenen Transportmöglichkeiten: gasförmigem Wasserstoff (gH₂), flüssigem Wasserstoff (LH₂), Ammoniak (NH₃) sowie flüssigen organischen Trägern (Liquid Organic Hydrogen Carriers, kurz: LOHC). „Unser Ziel ist die Beantwortung aller Fragen, die sich Deutschland noch stellen muss, um eine nationale Wasserstoffinfrastruktur aufzubauen“, erklären die drei Koordinatoren von TransHyDE, Mario Ragwitz vom Fraunhofer IEG, Robert Schlögl vom Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion und Jimmie Langham vom AquaVentus Koordinationsbüro.

Im Forschungsprojekt „Sichere Infrastruktur“ des Leitprojektes TransHyDE werden Materialien, Werkstoffe und Sensoren für den sicheren Betrieb von H2-Transport-Infrastrukturen für gasförmigen Wasserstoff entwickelt und erprobt. Eine zentrale Herausforderung für eine zukünftige Nutzung von Wasserstoff ist die Langzeitstabilität der Infrastrukturbauteile in Hinblick auf mögliche Wasserstoffwechselwirkungen.

Im Projekt „Sichere Infrastruktur“ arbeitet die Salzgitter Mannesmann Forschung (SZMF) mit Fokus auf Leitungsrohre für den Transport von gasförmigem Wasserstoff. Anforderungen zur Qualifikation und Abnahme von Leitungsrohren aus relevanten Normen wir ASME B31.12 oder DVGW Arbeits- und Merkblätter werden im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit im Wasserstoffeinsatz analysiert. Prüfmethoden für eine sichere und nachhaltige Leitungsrohrauslegung werden definiert und optimiert, um eine sichere und standortunabhängig reproduzierbare Prüfmethodik aufzustellen. Derzeit baut die SZMF eine neues Wasserstoff-Prüflabor auf und erweitert ihre Prüfinfrastruktur zur Untersuchung von Stahlwerkstoffen in Wasserstoff. Die Aktivitäten werden begleitet von einer umfassenden Charakterisierung von ausgewählten Leitungsrohrwerkstoffen inklusive der Schweißnähte, um die Potentiale für die Leitungsrohrwerkstoffe zu ermitteln.

HySteelStore

Metallisches Wasserstoff-Hochdruckspeichersystem für mobile Brennstoffzellenanwendungen 2025+

Entwicklung von Wasserstoff-Hochdruckspeichern aus hochfesten Präzisionsstahlrohren für Brennstoffzellenfahrzeuge in Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH.

Teilvorhaben Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH: Optimierung der Herstellung von Präzisionsstahlrohren für die Verwendung als mobile Wasserstoff-Hochdruckspeicher im Auftrag der Mannesmann Precision Tubes GmbH.

Die wesentliche Herausforderung auf dem Weg zur Anwendung der Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie im Pkw ist die bisher schwierige Integration des heutigen Tankkonzepts in die Fahrzeugarchitektur. Die aktuell am Markt verfügbaren CFK-Tanks zur gasförmigen Speicherung von Wasserstoff bei 700 bar sind teuer, großvolumig und sperrig. Diese Tanks vom Typ IV sind in zukünftigen BEV (Battery Electric Vehicle) Plattformen nur sehr schwierig und unter hohen Zusatzkosten integrierbar.

Der im Rahmen des Projekts HySteelStore verfolgte innovative Ansatz eines modularen Tanksystems basierend auf einzelnen Speicherkörpern aus nahtlosen Stahlrohren ist für den Einbau in zukünftigen Chassis mit Batteriebaukasten im Unterboden geeignet. Der stahlbasierte Ansatz bietet ein Kostensenkungspotential bei der Tankbehälterherstellung von bis zu 30 % gegenüber kohlefaserbasierten Tanks und darüber hinaus weitere entscheidende Vorteile. So ist der CO2-Eintrag des Stahltanks über die Lebensdauer signifikant geringer als der des CFK-Tanks. Dies wird durch die hohe Recyclingquote von über 80 % und eine vollständige Kreislaufwirtschaft für die beim Stahltank eingesetzten Rohstoffe ermöglicht. Des Weiteren besteht die Möglichkeit auf die aufwändige Vorkühlung des Wasserstoffs an der Tankstelle zu verzichten. Dies vereinfacht die Infrastruktur und senkt die Wasserstoffkosten aufgrund verbesserter Energieeffizienz wesentlich. Das höhere Gewicht des Stahltanksystems steht einer direkten Integration in ein BEV-Chassis nicht im Weg, da das Fahrzeug auf das Batteriegewicht ausgelegt ist, was in etwa dem Gewicht des Brennstoffzellensystems plus Stahltank entspricht.

Ziel des Projekts ist der Aufbau eines Minimum Viable Products, das alle wesentlichen Funktionen eines Tanksystems erfüllt und dessen Zuverlässigkeit und Sicherheit gemäß den Anforderungen des Regelwerks ECE R134 nachgewiesen ist. Ausgehend von qualitativ hochwertigen Präzisionsstahlrohren aus niedrig legiertem Stahl werden in mehreren Prozessschritten hochfeste Speicherzylinder gefertigt. Aus diesen Speicherzylindern wird zusammen mit Ventilen, Sensorik und Steuergerät ein modulares Tanksystems aufgebaut. Die Möglichkeit zur Betankung und dosierten Entnahme von Wasserstoff aus dem Tanksystem während des Betriebs wird durch entsprechende Versuchsreihen auf den Prüfstanden nachgewiesen. Da das Projekt auf einer guten technologischen Ausgangsbasis der beteiligten Projektpartner aufbaut, wird in diesem Vorhaben ein TRL 6 angestrebt.

Das Teilvorhaben der Salzgitter Mannesmann Forschung wird im Rahmen des
 Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) mit insgesamt 170.083 Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert. Die Förderrichtlinie wird von der NOW GmbH koordiniert und durch den Projektträger Jülich (PtJ) umgesetzt.

Wir sind aktiv in Normungsgremien

Unser Ziel: Standardisierung von anforderungsgerechten Prüfungen und Anwendungen in der Wasserstoffwirtschaft

Kooperationen

Normung

  • ASME EU IWG B31.12 International Working Group Europe
  • API SC5 (Subcommittee on Tubular Goods) – Task Group Line Pipe (TGLP): Work Item „Hydrogen Line Pipe Annex for API 5L“
  • CEN/TC 234 – EN 1594 − Pipelines for maximum operating pressure over 16 bar – Functional requirementsISO/TC 67/SC 2 Pipeline Transportation Systems
  • DIN Normungsroadmap Wasserstofftechnologie
  • AMPP SC26 “Carbon capture, Alternative Fuels and Energy Storage”

 

Logos Normungsgremien