Damit grüner Wasserstoff künftig effizienter und kostengünstiger produziert werden kann, entwickelt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) glasfaserverstärkte Kunststoffrohre, die hohen Drücken standhalten und preiswerter sind als herkömmliche Stahlleitungen. Zum Einsatz kommen sollen die Kunststoffrohre in Elektrolyseuren, mit denen Wasserstoff hergestellt wird.
Deutschland plant, seine Elektrolysekapazitäten bis 2030 auf zehn Gigawatt auszubauen – eine Verhundertfachung der installierten Leistung von Ende 2023. Der Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur gilt als entscheidender Faktor. Die neuen Kunststoffrohre könnten hierbei eine wichtige Rolle spielen, weil sie die Kosten der Wasserstoffproduktion deutlich senken sollen.
Kunststoffrohre für die Peripherie von Elektrolyseuren
Eine Schlüsselrolle in der Wasserstoffproduktion spielen die Rohrsysteme an der sogenannten Peripherie von Elektrolyseuren. Sie ermöglichen den Start und die Steuerung des Prozesses, leiten den erzeugten Wasserstoff weiter und übernehmen Aufgaben wie Reinigung, Kompression und Einspeisung in das Versorgungsnetz. Diese Komponenten machen bisher rund 50 Prozent der Gesamtkosten eines Elektrolyseurs aus – vor allem, weil sie aus teuren Stahlwerkstoffen gefertigt sind, die Rissbildung und Spannungsrisskorrosion widerstehen.
Kunststoffrohre wären eine deutlich günstigere Alternative. In anderen technischen Bereichen – etwa der Sanitärtechnik – werden sie bereits eingesetzt und widerstehen dort Drücken bis zu 15 bar. Für Anwendungen in der Wasserstofftechnik sind die Anforderungen jedoch wesentlich höher.
Forschung an stabilen und dichten Kunststoffrohren
Ziel des Projekts ist es, glasfaserverstärkte Kunststoffrohre zu entwickeln, die Betriebsdrücken bis zu 50 bar standhalten und einen Berstdruck oberhalb von 150 bar erreichen. Dafür testet das Forschungsteam verschiedene Rohrformen und Herstellungsmethoden, um die Druckfestigkeit zu erhöhen. Zusätzlich werden spezielle Beschichtungen konzipiert, die verhindern sollen, dass Wasserstoff durch den Kunststoff diffundiert.
Auch die Verbindungstechniken der Kunststoffrohre werden weiterentwickelt, denn die Kombination aus hohem Druck und erforderlicher Gasdichtigkeit stellt besondere Herausforderungen dar. Das Projekt wird in enger Kooperation mit kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) umgesetzt, die von der Forschung profitieren und die entwickelten Technologien später industriell anwenden sollen.
Kooperation im Forschungsverbund PolyH2Pipe
Die Arbeiten erfolgen im Rahmen des Forschungsverbunds PolyH2Pipe, der Teil der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) ist und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird. Ziel ist es, den Wissenstransfer zu stärken, KMU den Zugang zu neuen Technologien zu ermöglichen und den Aufbau der Wasserstoffwirtschaft in Deutschland voranzutreiben.
Im Projekt werden sämtliche Verfahren zur Herstellung und Prüfung der Kunststoffrohre gemeinsam mit Industriepartnern entwickelt. Abschließend testet die BAM die Materialien unter realen Bedingungen, um ihre Leistungsfähigkeit und Dichtigkeit zu validieren.