H2-Microgrid: Die Wasserstoffwende kommt im Schiffscontainer
Das Gespräch am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU(öffnet im neuen Fenster) beginnt mit Frust. Es geht um nie bewilligte Fördergelder. Hinzu kommen schlecht abgestimmte Wasserstoffprojekte, bei denen immer wieder ein Glied in der Kette fehlte, um aus Strom Wasserstoff und aus Wasserstoff wieder Strom zu gewinnen.
Der Ärger, von dem Ulrike Beyer, Leiterin der Referenzfabrik H2(öffnet im neuen Fenster) am Fraunhofer IWU in Chemnitz berichtet, liegt zum Glück schon länger zurück. Und er war nötig, schließlich kam sie dadurch zu der Überzeugung, dass Wasserstoff anders erzeugt, gelagert und genutzt werden muss als bisher.
Wasserstoff muss einfacher werden
Statt an einer Stelle einen Elektrolyseur aufzustellen und Infrastruktur für Transport und Lagerung des flüchtigen Wasserstoffs aufzubauen, damit er schließlich in einer Brennstoffzelle für die Stromerzeugung eingesetzt wird, finden alle Schritte hier in einem einzigen System statt. Dieses sogenannte Microgrid passt in einen handelsüblichen, robusten und leicht zu transportierenden Schiffscontainer.
Damit sind die einzelnen Zwischenschritte sicher und unscheinbar weggepackt. Überschüssiger Strom aus Solarzellen fließt hinein. In den Abend- und Nachtstunden kommt er wieder heraus, als handele es sich um eine große Batterie, nur eben mit Wasserstoff.
Zudem ist der Kreislauf geschlossen, vom nötigen Luftsauerstoff einmal abgesehen. Aber das destillierte Wasser wird immer wieder verwendet, was vor allem für das aktuelle Projekt in Namibia(öffnet im neuen Fenster) von entscheidender Bedeutung ist.
Das Microgrid kann noch mehr
Dort soll es genau wie am anderen Versuchsstandort im südafrikanischen Kapstadt, der schon seit 2023 in Betrieb ist, für eine gleichmäßige Bereitstellung von Strom sorgen. Zusätzlich wird in der nächsten Entwicklungsstufe das Abfallprodukt aus der Elektrolyse, also Sauerstoff, weitergenutzt.
Schließlich lässt sich aus O 2 mit wenig Aufwand O 3 herstellen. Und dieses Ozon eignet sich hervorragend, um Trinkwasser zu desinfizieren. Somit ergibt sich ein doppelter Nutzen dank des ansonsten in die Luft entweichenden Sauerstoffs. Nicht ganz unwichtig dabei: Die Technik wurde ebenfalls am Fraunhofer-Institut(öffnet im neuen Fenster) entwickelt.
Elektrolyse statt Autotür
Gebaut wird das Microgrid vor Ort, was Ulrike Beyer gleich mehrfach betont. Gezielt wird mit lokalen Firmen zusammengearbeitet, was in der vom Werkzeugmaschinenbau geprägten Region rund um Chemnitz nicht so schwerfällt.
Überzeugungsarbeit gehört dennoch dazu, um Unternehmen zur Mitarbeit an einer Technologie zu bewegen, die nicht selten entweder als Zukunftsmusik, grünes Wunschdenken oder schlicht unrentabel gilt. Aus diesem Grund ist es auch kein Netzwerk, das hier gegründet wurde. Eine Wertschöpfungsgemeinschaft soll es sein, worauf auch ein nicht mehr ganz taufrisches Schild vor einer der Werkzeughallen hinweist.
Hinzu kommen Projekte für Schüler und Studenten. Die Weltmeisterschaft des Hydrogen Grand Prix(öffnet im neuen Fenster) , ein Wettrennen wasserstoffbetriebener Spielzeugrennwagen, fand 2025 in Chemnitz statt. In der Ergebnisliste tauchen neben den dominanten US-amerikanischen und australischen Schulen die Namen von Kleinstädten aus dem Erzgebirge und der Sächsischen Schweiz auf.
Kein Wunder also, dass die Frau hinter all diesen Aktionen bereits den inoffiziellen Titel Miss Wasserstoff(öffnet im neuen Fenster) tragen durfte, wie schmeichelhaft man das auch finden mag.
Alte Maschinen, neue Ideen
Dabei wurde am Fraunhofer IWU zunächst einmal nichts Neues erfunden. Vielmehr wurden die vorhandenen Erfahrungen bei der Umformung von Metallblechen, die bis dahin vor allem für die Automobilindustrie gefertigt wurden, für den Bau von Elektrolyseuren genutzt.
Die zugehörigen Maschinen kann man sich als knapp 5 m hohe Ungetüme vorstellen, die sich bestens eignen, um die benötigten Metallplatten zu fertigen. Brennstoffzellen, Kompressoren und geeignete Gasdruckflaschen kommen von außerhalb.
Im Vordergrund stand, dass das Microgrid funktioniert, möglichst einfach und wartungsarm, was es seit zwei Jahren nahe Kapstadt unter Beweis stellt. Das allerdings zu einem Preis, der selbst in einer Region mit unzuverlässiger Stromversorgung kaum zu rechtfertigen wäre. Mit 350.000 Euro wird der Bau aktuell veranschlagt.
Es geht auch günstiger
Jetzt geht es vor allem um die Kostenoptimierung. Das selbstgesteckte Ziel liegt bei 100.000 Euro und soll unter anderem durch ein einfacheres Verfahren zur Herstellung der Platten des Elektrolyseurs erreicht werden. Auch ein eigenes Labor zur Effizienzsteigerung bei der Wasserstoffumwandlung wurde gerade eingerichtet.
Wobei für das ambitionierte Preisschild sicherlich der ganze betriebswirtschaftliche Zauberkasten herhalten muss – von der Automatisierung einzelner Abläufe über Einsparungen bei Material und Leistung bis zu höheren Stückzahlen. Es dürfte der nächste Schritt sein, der viel Pragmatismus abverlangt.
Nach etwa 100 gefertigten Microgrids soll die Zielmarke erreicht sein. Mit dem aktuellen Tempo würde das noch Jahre dauern. Ein Monat wird für die Montage veranschlagt, von den Wartezeiten für Container oder Kompressoren ganz zu schweigen. Aber auch hier soll in Zukunft vieles optimiert werden, dank veränderter Produktionsprozesse, mehr Herstellung in Eigeninitiative und viel Automatisierung.
Konkurrenz für Batteriespeicher
Am Ende, da ist sich Ulrike Beyer sicher, soll das Microgrid eine echte Alternative zu Batteriespeichern sein oder zumindest eine Ergänzung mit ganz eigenen Vorteilen. Denn in einem Punkt lässt sich Wasserstoff kaum überbieten: bei der Energiedichte.
17 kg davon kann eine weitere Testanlage auf dem Gelände des Fraunhofer-Instituts derzeit speichern. Umgerechnet sind das knapp 500 Kilowattstunden (kWh), nach der Umwandlung zurück in Strom mit einer typischen Brennstoffzelle noch immer 300 kWh. Ein entsprechender Akku würde mehr als 1 Tonne wiegen.
Auch in Bezug auf Langlebigkeit, Langzeitspeicherfähigkeit und Sicherheit hätte eine solche Anlage ihr Vorzüge. Wobei der erste Punkt und ein niedriger Preis sich weniger gut vertragen dürften.
Nicht in der Breite, aber in der passenden Nische
Lange Vorhaltezeiten und die bereits erwähnte Bereitstellung von Ozon als Desinfektionsmittel für Trinkwasser können das Microgrid tatsächlich zu einer Alternative machen. Zumal auch die Stromgestehungskosten in absehbarer Zeit zumindest etwas konkurrenzfähiger werden könnten.
Sollte es gelingen, die erwähnten 300 kWh wenigstens tausendmal abzurufen, was der Lebensdauer einer 10 bis 15 Kilowatt starken Brennstoffzelle entspricht, ergäbe das bei Herstellungskosten von 100.000 Euro einen Preis je kWh von knapp 30 Cent. Das entspricht in etwa dem, was vor 2010(öffnet im neuen Fenster) für eine Kilowattstunde Strom aus Photovoltaik kalkuliert wurde.
Mittlerweile kostet die Erzeugung von Solarstrom nur noch einen Bruchteil davon, weshalb zumindest nicht auszuschließen ist, dass auch im Microgrid noch viel Potenzial zur Kostenminimierung steckt. Zumal der Preis pro kWh zweitrangig wird, wenn es darum geht, Strom zu haben oder eben nicht.
Eine Chance nicht nur für den Wasserstoff
Ulrike Beyer ist sich jedenfalls sicher, dass H2-Microgrids ihre Berechtigung haben und mit ihren eigenen Vorteilen überzeugen. Und das nicht nur in Südafrika, Namibia und wie demnächst vorgesehen in der Ukraine. Auch in lokalen Sportstätten, die unregelmäßig, dann aber plötzlich viel Strom benötigen, oder als ausdauernder Pufferspeicher im Stromnetz soll die Technik gut aufgehoben sein.
Warum die Chancen für den Erfolg dieses potenziellen neuen Wirtschaftszweigs gut stehen, erklärt die Leiterin der Referenzfabrik wieder ganz pragmatisch. Sowohl an der benachbarten TU Chemnitz als auch in der lokalen Wirtschaft findet sich viel Kompetenz im Bereich Werkzeug- und Maschinenbau sowie der chemischen Industrie.
Genau die wird gebraucht, um ein konkurrenzfähiges Microgrid zu bauen. Dann klappt es auch mit der Zukunftsfähigkeit der Region und Deutschlands, und mit Blick auf die Klimakrise auch des Planeten.
Der Weg dahin ist denkbar weit. Und auf der Strecke von handgefertigten Prototypen zu einer größtenteils automatisiert hergestellten Wasserstoffbatterie dürfte es noch viele Hürden geben. Gelingt es dennoch, darf man auch den Titel Miss Wasserstoff getrost vergessen. Wegbereiterin der Wasserstoffwende, mindestens.
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