Die Themen in der Fokusgruppe „Konversion von Wasserstoff in andere Energieträger” reichen von grundlagenorientierten Fragestellungen zur Katalyse und Reaktionstechnik (TRL 3) bis zur Entwicklung von Demonstrationsanlagen (TRL 6 bis 7) zur Erzeugung von erneuerbaren Energieträgern. Dabei vereinbaren sie simulative, experimentelle und konstruktive Aspekte und decken unterschiedliche Zielprodukte, Anwendungsbereiche und Funktionalitäten ab: So kann die Konversion von Wasserstoff sowohl eine reine Speicherfunktionalität (wie z.B. bei der LOHC-Technologie) als auch eine Kopplungsfunktion zwischen Stromsektor und denjenigen Bereichen der chemischen Industrie und Mobilität einnehmen, die auch zukünftig auf energiereiche chemische Verbindungen angewiesen sein werden.

Im Bereich der Methanisierung wird anhand von experimentellen und theoretischen Untersuchungen an Reaktoren mit unterschiedlichen Durchmessern und verschiedenen Pelletformen an der Optimierung von Power-to-Gas-Verfahren gearbeitet. Da zukünftige Konversionsverfahren zur Nutzung regenerativer Energie im Gegensatz zu den bisher üblichen Betriebskonzepten bevorzugt auch einen dynamischen Betrieb zulassen sollten, sind Fragen zum Wärme- und Stofftransport unter fluktuierenden Bedingungen von besonderer Relevanz für die Entwicklung zukünftiger Katalysator-, Reaktor- und Anlagenkonzepte.

Neben den Power-to-Gas-Verfahren liegt ein weiterer Schwerpunkt auf der chemischen Speicherung von Wasserstoff bzw. dessen Konversion in Energieträger und chemische Grundstoffe. Hier liegt der Fokus einerseits auf der Materialoptimierung und -funktionalisierung, z.B. um die Effizienz von LOHC-Speicherprozessen zu erhöhen, andererseits werden verfahrenstechnische Fragestellungen zur Prozessgestaltung und zum dynamischen Betrieb von Konversionsanlagen sowohl simulativ als auch experimentell bearbeitet.

Die Projekte weisen einen starken Anwendungsbezug und eine intensive Kooperation mit industriellen Partnern auf. Die Förderung erfolgt hier im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms des BMWK, die betrachteten Verfahren sind dabei meist bereits nah an der industriellen Umsetzung. Damit werden neben den rein technischen Fragestellungen auch ökonomische Kriterien relevant und bei den Untersuchungen entsprechend berücksichtigt.

Ausblick

Im Bereich der H₂-Weiterkonversion bringen die beteiligten Arbeitsgruppen ihr spezifisches Know-how in die Projektverbünde ein und leisten sowohl theoretische als auch experimentelle Beiträge zu Entwicklung innovativer Konversionsverfahren. Viele Verfahren im Umfeld von Power-to-X-Prozessen sind im Demonstrationsmaßstab bereits in der Erprobung. Durch die weiter zunehmende Dezentralisierung, Modularisierung und Flexibilisierung von Anlagen und neue Funktionalitäten wie der saisonalen Energiespeicherung stellen sich aber auch neue Fragen und Aufgaben für die niedersächsischen Forschenden. Diese umfassen sowohl Bereiche der Katalyse und Reaktionstechnik als auch apparative, materialwissenschaftliche, regelungstechnische und konstruktive Aspekte. Hier bietet sich das Potenzial, durch eine weitere Vernetzung innerhalb Niedersachsens die nationale und internationale Sichtbarkeit auszubauen und so die Fokusgruppe auf eine breitere Basis zu stellen. Die Besetzung
passender Lehrstühle, wie z.B. die Professur „Chemische Energiespeicherung“ an der TU Clausthal, hilft dabei, den Bereich weiter zu entwickeln und zu stärken.

Die enge Vernetzung sowohl mit Forschungs- als auch mit Industriepartnern aus Niedersachsen und darüber hinaus ist dabei von zentraler Bedeutung, um die eigenen Kompetenzen zielgerichtet zu erweitern und zu komplettieren. Durch die vorhandenen bilateralen Kontakte besteht bereits jetzt ein über Niedersachsen hinausreichendes Netzwerk, welches die eigenen Kompetenzen ergänzt und welches für zukünftige Aktivitäten weiter ausgebaut werden soll.

Perspektivisch gilt es also, die in der Fokusgruppe vorhandenen Kompetenzen und Erfahrungen weiter auszubauen und gleichzeitig die Kooperation auch auf bisher nicht involvierte Arbeitsgruppen und Wissenschaftler:innen zu erweitern. Durch die enge Abstimmung mit den anderen Fokusgruppen können die Arbeiten einen Beitrag über die reine Verfahrensentwicklung hinaus leisten, indem auch Fragen zur Systemdienlichkeit von Konversionsprozessen und Aspekte der Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit mitgedacht und bei der Bewertung der unterschiedlichen Prozessrouten berücksichtigt werden. Dabei werden zukünftig modulare und flexible Konzepte, die idealerweise auch dynamisch betreibbar sind, an Bedeutung gewinnen, so dass hier auch in Zukunft relevante Forschungsfragen entlang der Prozesskette zu beantworten sind.