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Im Forschungsprojekt „Hy²Cycle“ entwickelt die HTWD gemeinsam mit sächsischen Partnern recyclinggerechte Elektrolyse- und Brennstoffzellen – von der Materialauswahl über digitale Zwillinge bis zum Prototyp. Eine neue energieeffiziente Servopresse stärkt zudem die nachhaltige Produktionstechnologie.
Grüner Wasserstoff gilt als ein Energieträger der Zukunft. Gewonnen wird das Gas durch Elektrolyse, bei der mithilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird. So lässt sich überschüssige Energie aus Windkraft oder Solaranlagen für eine spätere Nutzung speichern. In der Brennstoffzelle läuft der Prozess in umgekehrter Richtung, Wasserstoff wird wieder in Strom verwandelt. Während Effizienz und Leistungsfähigkeit beider Technologien kontinuierlich verbessert wurden, blieb die Wiederverwertbarkeit der Bauteile und Werkstoffe bisher weitgehend unbeachtet, kritische und wertvolle Rohstoffe gehen verloren.
Recycling von Anfang an mitgedacht
Im Verbundprojekt „Hy²Cycle“, das im Rahmen der Sächsischen Wasserstoffunion realisiert wird, arbeitet ein Team der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) gemeinsam mit den Technischen Universitäten in Dresden, Chemnitz und Freiberg daran, recyclinggerechte Konzepte für Brennstoff- und Elektrolysezellen zu entwickeln. Ziel ist es, energieeffiziente, ressourcenschonende und wiederverwendbare Systeme entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu ermöglichen, um die Technologie noch nachhaltiger zu gestalten. Die Forschungsergebnisse sollen eine gezielte Weiterentwicklung zukünftiger Brennstoffzellen- und Elektrolyseursysteme ermöglichen.
„Die alkalische Hochdruckelektrolyse macht die energieaufwändige Herstellung von Wasserstoff effizienter und spart damit Energie und Kosten. Unser Projektpart besteht in der Konstruktion und Fertigung eines Druck-Alkali-Elektrolyseurs, bei dem möglichst alle Komponenten recycelbar sind“, erklärt Projektleiter an der HTW Dresden Mathias Jäckel, Professor für Umform- und Trenntechnik. „Dabei betrachten wir den gesamten Lebenszyklus der Bauteile und richten den Fokus gleichzeitig auf Design, Herstellungsprozess und Ressourceneffizienz, was ein Alleinstellungsmerkmal unseres Vorhabens ist.“
Für die Forschenden bedeutet das, die Recyclingfähigkeit von Anfang an mitzudenken. Basierend auf der Analyse von Korrosions-, Verschleiß- und Alterungsschäden und der Untersuchung der Recyclingfähigkeit schadhafter Komponenten und Materialien entwickeln sie Design- und Materialkriterien sowie angepasste Herstellungsverfahren. Geeignete Werkstoffe müssen sehr hohe Anforderungen erfüllen, sodass die Auswahl begrenzt ist. Auch die Verfügbarkeit spielt eine Rolle. Um die Abhängigkeit von knappen Ressourcen zu verringern, sollen seltene Rohstoffe – soweit möglich – ersetzt werden.
Parallel zu den experimentellen Forschungen erstellt das Team der HTW Dresden einen digitalen Zwilling, der es ermöglicht, die Lösungsansätze zu simulieren und Details zu analysieren. Auch den Herstellungsprozess wollen sie mit einem digitalen Zwilling zunächst virtuell testen. Im weiteren Projektverlauf soll dann ein Prototyp gebaut und erprobt werden, der aus robusten und wiederverwendbaren Komponenten besteht. Dieser Prototyp mit einem vergleichbaren oder möglichst sogar höheren Wirkungsgrad als von vorhandenen Elektrolyseuren kann als Basis für weitere Forschungen dienen. Darüber hinaus lässt er sich für die Lehre nutzen und fördert die Ausbildung von Ingenieurinnen und Ingenieuren mit zukunftsweisendem Know-how, das später den Unternehmen der Branche zugutekommt.
Nachhaltige Produktionstechnologie als Schlüssel
Neben den Fertigungstechnologien spielen die Produktionsanlagen ebenfalls eine wichtige Rolle in der produktionstechnischen Forschung. Das Investitionsprojekt „Sustainable Energy Press (SEP)“ ermöglicht es der HTW Dresden, eine moderne elektromechanische Servospindelpresse zu beschaffen. Sie dient dazu, anwendungsnahe Forschungen im Bereich Wasserstofftechnologien, Energiespeichertechnologien und Digitalisierung von Produktionstechnologien zu unterstützen.
„Anders als eine konventionelle Hydraulikpresse wird eine Servopresse elektromechanisch betrieben. Zudem ist sie wartungsärmer und besitzt einen höheren Wirkungsgrad, verbraucht also weniger Energie“, erläutert Mathias Jäckel, der die Anschaffung initiiert hat.
Das Verbundvorhaben Hy²Cycle sowie das Investitionsprojekt Sustainable Energy Press werden von der EU aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
Projektlaufzeit: Januar 2026 bis Dezember 2027
Prof. Dr.-Ing. Mathias Jäckel
Professur für Umform- und Trenntechnik
mathias.jaeckel@htw-dresden.de
Angestrebter Kreislauf von Komponenten für die Wasserstoffproduktion
Source: KI-generiert
Copyright: HTWD
Criteria of this press release:
Journalists
Energy, Environment / ecology, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects, Transfer of Science or Research
German
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