Hydrogen Lab Leuna
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- 11. Juni
- 4 Min. Lesezeit
Testen und Validieren von Wasserstoffelektrolysesystemen im industriellen Maßstab
Die Produktion von grünem Wasserstoff wird ein Schlüsselelement der Energiewende sein. Um der wachsenden Nachfrage in den kommenden Jahrzehnten gerecht zu werden, müssen die Produktionskapazitäten in Europa massiv ausgebaut werden.
Wie kann aber vorab sichergestellt werden, dass Wasserstoffsysteme sicher, effizient und zuverlässig betrieben werden können? Und das bevor sie an den finalen Produktionsstandorten eingesetzt werden und dort möglicherweise hohe Folgekosten verursachen? Wie kann die tatsächliche Effizienz unabhängig überprüft werden?
Bevor wir darauf eingehen, was das Hydrogen Lab Leuna (HLL) aktiv anbietet, ein kurzer Hinweis auf die Veranstaltung, die passend dazu im Rahmen der #WDW2026 stattfindet.
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"Hydrogen Lab Leuna – Führung durch die H2-Testinfrastruktur" ist der Titel der Veranstaltung, die das Team vom Fraunhofer IWES (Partner der Lernallianz H2HUB in Sachsen Anhalt) am 24. Juni in Leuna durchführt.
Gestartet wird um 13 Uhr. Alle Details zur Veranstaltung finden Sie hier.
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Das Hydrogen Lab Leuna (HLL) bietet der Industrie, Projektentwicklern und Betreibern eine skalierbare Test- und Validierungsinfrastruktur mit Pipelineanschluss, die detaillierte Untersuchungen von großskaligen Systemtests im Megawattbereich bis hin zu einzelner Elektrolysestacks und Stackkomponenten ermöglicht.
Außentestplätze: Megawattbetrieb unter industriellen Randbedingungen
Am HLL stehen aktuell drei flexibel nutzbare Testplätze im Außenbereich für Elektrolyseure bzw. (Wasserstoff-)anlagen bis 5 MW, eine weitere Power-To-X Testfläche, sowie ein 2-MW-Elektrolysestack-Teststand zur Verfügung. Die Testflächen sind für den längerfristigen Betrieb ausgelegt und erlauben es, Systeme über Wochen oder Monate hinweg 24/7 unter realen Randbedingungen zu untersuchen.
Im Fokus dieser Testplätze steht die Analyse des kontinuierlichen Betriebs komplexer Anlagen. Im Megawatt-Maßstab lassen sich Aussagen zur Effizienz, Langzeitstabilität, Zuverlässigkeit des Systems und dessen Komponenten sowie deren Zusammenspiels treffen. Auch dynamische Betriebsweisen, etwa bei schwankender Leistungsversorgung, können hier abgebildet und bewertet werden.
Durch die Einbettung in den Chemiestandort Leuna ist die Anbindung an das Pipelinesystem des lokalen Stoffverbundes gegeben, sodass eine zuverlässige, einfache und großvolumige Medienversorgung der Anlagen gewährleistet ist. Wasserstoffsysteme und Power-To-X-Anlagen werden nicht isoliert betrachtet, sondern im Kontext realer industrieller Infrastruktur betrieben. So lassen sich Fragestellungen der Defossilisierung industrieller Prozesse unter praxisnahen Bedingungen untersuchen.
Technikum: Systemtests im Kilowattbereich
Im Technikum des HLL stehen Elektrolysestack-Teststände von ca. 3 kW bis 46 kW zur Verfügung. Diese Ebene dient insbesondere der Überführung von Laborerkenntnissen in den Systembetrieb und der gezielten Untersuchung einzelner Stacks unter definierten, aber praxisnahen Bedingungen.
Weiterhin dienen diese Teststände der Entwicklung und Validierung geeigneter Messkonzepte zur genauen präzisen und schnellen Charakterisierung der einzelnen Komponenten in einem Elektrolysestack. Dazu zählen z.B. die Kombination in Rainbow-Stacks, die Validierung und Optimierung von beschleunigten Stresstest-Protokollen, als auch die Entwicklung von effizienten und ökonomischen Versuchsreihen.
An den Stack‑Testständen können Effizienz‑Tests durchgeführt werden, bei denen sich Betriebsparameter, wie u.a. Temperatur, Druck und elektrische Last, gezielt einstellen und variieren lassen. Bei längeren Testkampagnen über mehrere Monate ist es zudem möglich, Alterungs- und Degradationseffekte zu beobachten und quantitativ auszuwerten.
Diese Tests liefern belastbare Daten zum Betriebsverhalten von Stacks und bilden eine wichtige Grundlage für die Bewertung von Effizienz, Stabilität und Lebensdauer. Industriepartnern bietet das die Möglichkeit, Systeme vor dem Übergang in größere Leistungsklassen technisch einzuordnen, Design- und Betriebskonzepte abzusichern.
Labor: Analytische Methoden und Detailverständnis
Die Bestimmung der wichtigsten Materialeigenschaften, wie z.B. die Gaspermeabilität und die ionische Leitfähigkeit von ionenleitenden Membranen, unter den Bedingungen der Elektrolyse leisten einen wesentlichen Beitrag zum besseren Verständnis der Elektrolyse und zur Vorhersage des Verhaltens von Materialien.
Deshalb stehen ergänzend zu den systemnahen Tests im Technikum und im Außenbereich im HLL analytische Laborinfrastrukturen zur Verfügung. Auf dieser Ebene führen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler elektrochemische als auch fluid- und gasanalytische Untersuchungen durch, die ein detailliertes Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse ermöglichen.
Die Laboranalytik dient der Einordnung von Messergebnissen aus dem Systembetrieb, der gezielten Untersuchung einzelner Effekte sowie der Entwicklung und Validierung von Mess‑ und Auswertungsmethoden. Sie bildet damit die wissenschaftliche Basis für weiterführende Tests im Kilowatt- und Megawattmaßstab.
Datenauswertung, Modellierung und Systemeinordnung
Eine umfassende Datenerfassung und -auswertung begleitet alle Testebenen. Die gewonnenen Messdaten fließen in Auswertungen, Modellierungen, Simulationen und Versuchsplanung ein, mit denen sich Betriebsszenarien vergleichen, Designoptionen bewerten und Optimierungspotenziale ableiten lassen.
Dazu wurde am Fraunhofer IWES eine eigene systemübergreifende Datenbank (H2Labs) entwickelt und angelegt, die effektiv Messdaten, Messparametern und Metadaten kombiniert und analysiert. Damit können industrielle relevante Aussagen genauer, zielgerichteter und wirtschaftlicher gewonnen werden.
Von der Fragestellung zum passenden Testaufbau
Der Einstieg in ein Testvorhaben erfolgt in der Regel über eine konkrete technische Fragestellung, etwa zur Effizienz, Degradation, Dynamik oder anderen relevanten Zielgrößen. Auf dieser Basis wird gemeinsam geprüft, ob Tests im Labor, im Technikum oder im Megawattbereich sinnvoll sind und wie sich das Vorhaben am Standort Leuna umsetzen lässt.
Ein durchgängiges Testangebot von MW bis kW
Das Hydrogen Lab Leuna verbindet großskalige Außentestplätze, Technikumsinfrastruktur und Laboranalytik zu einem durchgängigen Testangebot.
Für Industrie und Projektentwickler entsteht so eine Umgebung, in der Elektrolyseure und Wasserstoffsysteme schrittweise untersucht, validiert und weiterentwickelt werden können – vom Megawattbetrieb unter industriellen Randbedingungen bis zur detaillierten Analyse einzelner Stacks.
Ein Überblick über Forschungsprojekte am HLL:
H2Giga (abgeschlossen)
H2Mare (abgeschlossen)
H2Smore
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Autor dieses Beitrags ist Dr.-Ing. Johannes Höflinger, Gruppenleiter Hydrogen Labs Leuna und Görlitz, Fraunhofer IWES.
