Durchbruch bei der Wasserstoffverflüssigung

Von einem „Durchbruch“ sprechen die beiden Partner, das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und das Forschungsunternehmen Magnotherm aus Darmstadt. Sie haben gemeinsam die erste magnetokalorische Pilotanlage Europas zur Wasserstoffverflüssigung in Betrieb genommen. Sollte sich der entwickelte „Demonstrator“ als erfolgreich erweisen, könnte damit deutlich effizienter und günstiger Wasserstoff verflüssigt werden, als dies bisher von konventionellen Kompressoren geleistet wird.

Das Dresdener Helmholtz-Zentrum erforscht die magnetische Kühlung von Wasserstoff bereits seit mehreren Jahren im Rahmen des EU-Projekts „HyLICAL“. Ziel ist es, die konventionellen Verfahren, die mit hohem Energieverbrauch und entsprechend hohen Kosten verbunden sind, durch eine neue Technologie zu ersetzen. Gemeinsam mit Magnotherm und weiteren Partnern will das HZDR zeigen, dass der magnetokalorische Effekt nicht nur im Labormaßstab funktioniert, sondern auch auf industrielle Größenordnungen übertragbar ist.

Die nun vorgestellte Wasserstoffverflüssigungsanlage basiert darauf. Der magnetokalorische Effekt tritt auf, wenn Materialien mit bestimmten Eigenschaften in ein Magnetfeld gebracht werden. Dies führt je nach Zustand zu einem plötzlichen Temperaturanstieg oder -abfall. Mit diesem Effekt lässt sich Wasserstoff nach einer Vorkühlung mit flüssigem Stickstoff bis auf rund minus 253 Grad Celsius abkühlen. Bei dieser Temperatur wird H2 flüssig und kann gespeichert oder transportiert werden.

Keine Kompressoren, keine umweltschädlichen Klimagase

„Unsere magnetische Kältetechnologie bedeutet eine neue Art der klimafreundlichen und energieeffizienten Kältetechnik, ganz ohne Kompressoren und umweltschädliche Kühlgase. So können wir die Transformation innerhalb der Kälteindustrie entscheidend beschleunigen“, erläutert Magnotherm-Geschäftsführer Timur Sirman.

Die Partner verfolgen nun das Ziel, die Effizienz des Systems weiter zu steigern. Geplant ist, die Pilotanlage so auszubauen, dass sie rund 100 Kilogramm flüssiges H2 pro Tag bereitstellen kann. Damit soll die Skalierbarkeit für den industriellen Einsatz nachgewiesen werden. Die Vision von Tino Gottschall vom HZDR ist eine Anlage, die täglich 5.000 Kilogramm flüssigen Wasserstoff produziert und damit deutlich effizienter und günstiger als bisherige Kompressoren zur Verflüssigung arbeitet.

Auch die Kostenfrage spielt eine zentrale Rolle. „Mit dem Magnotherm-Gemeinschaftslabor am HZDR wollen wir die Verflüssigungskosten im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen auf unter 1,50 Euro pro Kilogramm Wasserstoff senken“, sagt Gottschall weiter. Gelingt dies, könnte die magnetische Kühlung einen wesentlichen Beitrag leisten, um Wasserstoff als Energieträger wettbewerbsfähiger zu machen und seine Rolle in einer klimaneutralen Energieversorgung zu stärken.