Doppelter Startschuss Forschung und Industrie ebnen Weg ins Wasserstoff-Zeitalter

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Das Timing war perfekt! Am 13. September 2022 startete offiziell in Berlin der „H2GO – Nationale Aktionsplan Brennstoffzellenproduktion“ und auch in Aachen gab es ein „wasserstoffliches“ Event.

Im Spätsommer 2022 übergab Bundesverkehrsminister Dr. Volker Wissing dem Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer einen Fördermittelbescheid über rund 80 Millionen Euro für das Projekt H2GO. Es bündelt die Aktivitäten von 19 Fraunhofer-Instituten mit dem Ziel einer signifikanten CO₂-Reduzierung in der Lastenmobilität. Unter der Koordination des Chemnitzer Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU soll das ehrgeizige Projekt laut Wissing wesentlich dazu beitragen, die Kosten für Wasserstofffahrzeuge im Schwerlastverkehr deutlich zu reduzieren.

Und just am selben Tag begrüßte das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen wieder Produktionsfachleute zu einem jährlichen Insidertreff der Wasserstoff-Community. Im Mittelpunkt des sogenannten LKH₂ Laserkolloquiums Wasserstoff stand dabei das neue Wasserstofflabor auf dem Campus der RWTH Aachen University.

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Forschungsprojekt soll Kosten für Stacks drastisch verringern

Der Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA) aus Berlin unterstützt H2GO und bezeichnet das Projekt laut einem VDA-Sprecher als Schritt in die richtige Richtung zur Industrialisierung der Brennstoffzellen, um die Energiewende spürbar und erfolgreich weiter voranzutreiben. Industrialisiert heißt in diesem Fall: Es ist der Großserieneinsatz bei der Herstellung von Brennstoffzellen gefragt, die außer der Membran-Elektroden-Einheit jeweils rund 300 bis 400 Bipolarplatten (BPP) benötigen. Noch ist die Produktion nicht nur zu langsam, sondern auch zu teuer. Aktuell kostet die Herstellung der sogenannten Stacks insgesamt rund 300 bis 400 Euro pro Kilowatt. Das Projekt H2GO soll helfen, diese Kosten auf rund 30 Euro pro Kilowatt zu senken.

Mit dem Laser zur produktiveren Brennstoffzellen-Fertigung

Für die dazu nötige Grundlagenforschung eignet sich das im Mai eröffnete, rund 300 Quadratmeter große Wasserstofflabor des Fraunhofer ILT. Es gibt zwar bundesweit ähnliche Einrichtungen, doch es besitzt laut Aussage von Dr. Alexander Olowinsky, dem Initiator des LKH₂-Laserkolloquiums Wasserstoff und Gruppenleiters Mikrofügen am Fraunhofer ILT, ein Alleinstellungsmerkmal: „Was die Vielfalt der praktischen Möglichkeiten betrifft, ist unser neues Wasserstofflabor einzigartig.“ Davon überzeugen konnten sich die 70 Gäste des LKH2, die im September bei Vorführungen an den Versuchsanlagen live erleben konnten, wie sich zum Beispiel mit dem Laser hauchdünne Metallplatten von 70 bis 100 Mikrometern Dicke präzise schneiden und prozesssicher zu gasdichten Stacks verschweißen lassen.

Bei den intensiven Vorführungen ging es auch darum, wie sich typische Probleme nicht nur im Labor, sondern auch unter Serienbedingungen verhindern lassen. Hier hat sich in Aachen die Künstliche Intelligenz (KI) bereits mehrfach bewährt. Zwei Beispiele von vielen: Dr. Frank Schneider, Gruppe Makrofügen und Schneiden am Fraunhofer ILT, stellte den digitalen Prozess-Onlineoptimierer für „intelligente“ Lasermaschinen (Projekt Dipool) vor, bei dem die Aachener erstmals die zeitliche und räumliche Programmier- und Kontrollierbarkeit von Laserwerkzeugen mit maschinellem Lernen kombinieren. Hier arbeitet das Institut im Rahmen des BMBF-Projekts eng zusammen mit einer vollkommen neuartigen, multispektralen Sensorik von der 4D Photonics GmbH aus Isernhagen, die der Geschäftsführer Christoph Franz auch als „Weldwatcher“ beim Laserschweißen von Bipolarplatten einsetzt.

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