Wasserstofftechnologien

Wasserstofftechnologien – von der Prozess- und Komponentenentwicklung zur skalierbaren Wertschöpfungskette

Unternehmen und öffentliche Akteure stehen unter Umsetzungsdruck: Wasserstoff soll Industrie, Mobilität und Energieversorgung dekarbonisieren, doch in der Praxis bremsen hohe Systemkosten, fehlende Skalierung in der Fertigung, komplexe Sicherheits- und Qualitätsanforderungen sowie noch im Aufbau befindliche Transport-, Speicher- und Lieferketten die Geschwindigkeit. Gleichzeitig müssen Technologien (Elektrolyseur, Brennstoffzelle, Speicher, Infrastruktur und Anwendungen) deutlich robuster, effizienter und kreislauffähiger werden, damit aus Pilotprojekten wirtschaftlich tragfähige Lösungen entstehen.

Genau hier setzen wir, die beteiligten Fraunhofer-Institute im Umfeld der Produktion und industriellen Anwendung, an: Wir unterstützen Sie entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette, von der Entwicklung und kostenoptimierten Fertigung von Schlüsselkomponenten (z.B. Bipolarplatten und MEA) über die Industrialisierung hochratenfähiger Produktions- und Prüftechnologien bis zur virtuellen Auslegung von Produkt-, Fabrik- und Prozesszwillingen. Dazu koppeln wir Prozessverständnis mit Automatisierung, Daten- und Qualitätskonzepten (inkl. digitaler Zwillinge für Nachverfolgbarkeit) und bringen neue Verfahren schnell aus dem Labor in reproduzierbare, skalierbare Prozessketten.

Damit Wasserstoff im Betrieb ankommt, adressieren wir außerdem die „Systemseite“: Wir analysieren und optimieren Transport- und Infrastrukturpfade (Leitung vs. Trailer, Kosten- und Sensitivitätsanalysen) und entwickeln anwendungsnahe Validierung, bis hin zu Prüfständen und Demonstrationsumgebungen für reale Einsatzszenarien, z.B. für PtX-Kraftstoffe und maritime Anwendungen inklusive Retrofit-Konzepten. Ergänzend schaffen wir Mehrwert durch Recycling- und Zirkularitätsansätze sowie Bewertungsmodelle für den wirtschaftlichen Einsatz in Fabriksystemen und Lieferketten. So erhalten Sie ein durchgängiges Leistungsangebot, welches sich von der Idee und Auslegung über die Fertigungs- und Qualitätsabsicherung bis zur sicheren, wirtschaftlichen Anwendung zieht.

Unsere Forschungsleistungen

Erzeugung & PtX

Grüner Wasserstoff und PtX werden wettbewerbsfähig, wenn Effizienz, Materialeinsatz und Herstellbarkeit zusammenwirken. Wir entwickeln Technologien und Prozesse – von Elektrolyse über Katalysatoren und Stacks bis zu H₂-Derivaten und neuen Herstellrouten.

  • Skalierbare Elektrolyse-Technologien (PEM, AEL, SOC, AEM)
  • Material‑ und Katalysatoransätze
  • Lösungen für H₂‑Derivate (Ammoniak, Methanol, E‑Fuels)
  • Alternative Erzeugungs‑ sowie Trenn‑/Aufbereitungstechnologien

Anwendung & Systemintegration

Für Industrie, Energie und Mobilität zählt die robuste Einbindung von H₂‑Technologien in reale Prozesse. Wir validieren Anwendungen praxisnah und unterstützen die Umsetzung.

  • Brennstoffzellen‑/KWK‑Lösungen für Strom, Wärme, Prozessenergie
  • Industrielle Nutzung (fossile Substitution, Prozesswärme, Speicherung)
  • Maritime Anwendungen: PtX‑Kraftstoffe, Tests, Retrofit
  • Systemintegration in Fabriken von Planung bis Betrieb

 

Komponenten & Serienfertigung

H₂‑Technologien scheitern oft an Kosten, Taktzeiten, Qualität und fehlender Automatisierung. Wir entwickeln prozesssichere, großserientaugliche Fertigungsketten.

  • Fertigung zentraler Komponenten (Bipolarplatten, MEA) und Stack‑Montage
  • Umform‑, Schneid‑, Füge‑ und Hochratenprozesse
  • Automatisierung, Sondermaschinen, Produktions‑/Fabrikplanung
  • Referenzfabriken und Pilotlinien für den Hochlauf

Infrastruktur, Transport & Speicherung

Wirtschaftlichkeit entsteht erst durch eine passende, mengen- und regionsgerechte Infrastruktur. Wir bewerten Versorgungsoptionen, entwickeln Infrastruktur‑ und Logistikkonzepte und adressieren robuste Speicher‑ und Tanksysteme.

  • Infrastruktur‑ und Logistikkonzepte (Pipeline vs. Trailer, lokale Netze, Szenarien)
  • Kostenmodelle und Entscheidungshilfen
  • Speicher‑ und Tanksysteme (Leichtbau‑Druckbehälter, Material‑/Tankkonzepte, Evaluierung)

Systemmodellierung & Digital Engineering

H₂-Systeme brauchen robuste Modelle, digitale Durchgängigkeit und schnelle Iterationen. Wir integrieren Systemarchitektur, Simulation und digitale Zwillinge entlang der Wertschöpfung.

  • Modellbasierte H₂-Systementwicklung
  • Digitale Produkt‑, Fabrik‑ und Prozesszwillinge
  • Techno‑ökologische Bewertung
  • Datenplattformen und interoperabler Austausch für dezentrale H₂-Strukturen

Sicherheit, Qualität & Zulassung

Sicherer Betrieb und hohe Qualität sind zentral für Akzeptanz und Zulassung. Wir entwickeln Methoden für sichere Handhabung, Prüf‑ und Qualitätskonzepte sowie (Cyber‑)Sicherheit.

  • Risiken bei Transport und Lagerung 
  • Qualitätsabsicherung und Rückverfolgbarkeit
  • Prüf‑ und Analytikmethoden
  • (Cyber‑)Sicherheit für Steuerungs‑ und Leitsysteme kritischer Infrastrukturen

Referenzen – Verlinkung ausgewählter Institutsseiten mit konkreten Leistungsangeboten

Im Verbund entwickeln wir gemeinsam mit Forschungs‑ und Industriepartnern Wasserstofftechnologien weiter, steigern Effizienz, Robustheit und Wirtschaftlichkeit und überführen sie in skalierbare Lösungen für Industrie und Infrastruktur. Der Fokus liegt auf Technologie‑ und Prozessentwicklung, Systemintegration und Industrialisierung. So entstehen aus einzelnen Bausteinen belastbare Systeme entlang der gesamten H₂‑Wertschöpfung.

Die folgenden Links verweisen auf Referenzen und Angebote unserer Mitgliedsinstitute – von Elektrolyse und PtX über Brennstoffzellen‑ und Anwendungsintegration bis zu Infrastruktur‑, Transport‑ und Speicherlösungen sowie Systemmodellierung, Digital Engineering und Sicherheit/Zulassung. Wenn Sie ein Vorhaben planen, unterstützen wir Sie bei Einstieg, Partnerwahl und der zielgerichteten Bündelung passender Leistungen.

Forschungsfabrik Wasserstoff MV

Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP  -Rostock

Leistungen & Kompetenzen - Fraunhofer IPK

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK - Berlin

Leistungen & Kompetenzen - Fraunhofer IPT

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT - Aachen

Integration und Handel von Wasserstoff

Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF - Magdeburg

Infrastruktur für Wasserstoff

Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF - Magdeburg

Schwerpunkte und Angebote – Fraunhofer IST

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST - Braunschweig

Leistungen & Kompetenzen - Fraunhofer IPA

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA - Stuttgart

Schwerpunkte und Angebote – Fraunhofer IWU

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU - Zittau / Dresden / Chemnitz