Kunststoff statt Stahl: BAM forscht an kostengünstigeren Kunststoffrohren für grünen Wasserstoff

Deutschland will seine Kapazitäten für die Herstellung von grünem Wasserstoff bis 2030 auf 10 Gigawatt ausbauen – was einer Verhundertfachung der bis Ende 2023 installierten Leistung entspricht. Dem beschleunigten Aufbau einer Infrastruktur zur Wasserstoff-Elektrolyse kommt daher eine zentrale Bedeutung zu.

Eine entscheidende Rolle dabei spielen die Rohrsysteme an der sogenannten Peripherie von Elektrolyseuren. Diese technischen Komponenten sind notwendig, um den Elektrolyseprozes starten, steuern und den erzeugten Wasserstoff weiterverarbeiten zu können. Sie dienen u.a. der Reinigung und Kompression des erzeugten Wasserstoffs sowie seiner Einspeisung ins Versorgungsnetz. Auf diese Rohrsysteme entfallen bisher 50 Prozent der Kosten eines Elektrolyseurs. Das liegt vor allem daran, dass für sie kostenintensive Stahlwerkstoffe genutzt werden, die einer durch Wasserstoff verursachten Rissbildung und Spannungsrisskorrosion standhalten sollen.

Eine deutlich kostengünstigere Alternative wären Rohrsysteme aus Kunststoff, wie sie bereits in anderen Bereichen (u.a. der Sanitärtechnik) verwendet werden und dort Drücken von bis zu 15 bar widerstehen. Rund um die Herstellung, Speicherung und Nutzung von Wasserstoff entstehen allerdings deutlich höhere Drücke.

Ziel des Projektes ist es, kostengünstige glasfaserverstärkte Kunststoffrohre zu entwickeln, die gleichzeitig besonders stabil sind und Betriebsdrücken von bis zu 50 bar widerstehen und einen Berstdruck oberhalb von 150 bar aufweisen.

Dazu werden im Projekt verschiedene Rohrformen und Herstellungsmethoden getestet, um die Leitungen druckfester zu machen. Außerdem werden spezielle Beschichtungssysteme konzipiert, die verhindern sollen, dass Wasserstoff aus den Kunststoffrohren austreten kann. Diese neuen Verfahren werden in enger Kooperation mit kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) entwickelt, die solche aufwändigen Technologieprojekte nicht selbst realisieren könnten.

Ein zweiter Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung von Verbindungstechniken für Kunststoffrohrleitungen, denn auch hier stellen der hohe Betriebsdruck und die geforderte Wasserstoffdichtigkeit besondere Herausforderungen dar. Schließlich testen die Wissenschaftler*innen im Forschungsverbund PolyH2Pipe, wie gut die neu entwickelten Kunststoffleitungen den Anforderungen unter realen Bedingungen standhalten.

PolyH2Pipe ist ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert. Es soll den Wissenstransfer sicherstellen und den Einstieg in die Wasserstofftechnologie für KMUS erleichtern sowie den Ausbau der Wasserstoffwirtschaft in Deutschland unterstützen.