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Grüner Wasserstoff aus dem eigenen Garten

Neuartige Schwachwind-Rotoren und Wasserstofftanks mit eingebauten Sicherheitssensoren sollen Kleinwindkraftanlagen für den Privatgebrauch möglich machen. © Fraunhofer IAP

Rund ein Viertel der in Deutschland verbrauchten Energie nutzen Privatkunden für die Erzeugung von Strom und Wärme. Noch werden dafür vornehmlich Erdgas und Erdöl genutzt, doch das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) arbeitet bereits an der klimaneutralen Energieversorgung von morgen. Basis dafür ist grüner Wasserstoff, der aus Windenergie erzeugt wird – und zwar im eigenen Garten.

Dazu hat das Team rund um Prof. Holger Seidlitz, Leichtbau-Spezialist an der BTU Cottbus-Senftenberg und Leiter des in Wildau ansässigen IAP-Forschungsbereichs „Polymermaterialien und Composite PYCO“, eine kleine und effiziente Windanlage sowie einen neuartigen Wasserstofftank entwickelt. „Das Windrad wird so klein ausgelegt sein, dass sich auch Privatleute eine solche Anlage in den Garten stellen können“, erklärt Prof. Seidlitz. Mithilfe des selbst erzeugten Ökostroms können Verbraucher vor Ort in einem kleinen Elektrolyseur Wasserstoff produzieren, der in Tanks gespeichert und bei Bedarf in einer Brennstoffzelle für die Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden kann. Besitzer von Wasserstoffautos können außerdem ihr Auto bequem zuhause mit dem erneuerbaren Energieträger betanken.

Von Faserstreifen zum robusten Rotor in Leichtbauweise

Möglich macht das ein neuartiger Propeller, der gegenüber herkömmlichen Kleinwindanlagen eine 30 Prozent geringere Masse aufweist und sich bereits bei einer schwachen Brise in Bewegung setzt. Mithilfe eines 3D-Druckers entwickelten Forschende am IAP eine Kunststoffform für die Produktion ihrer Schwachwind-Rotoren aus Faserverbund. Unterstützt wurde das Team dabei von der Firma EAB Gebäudetechnik Luckau, die ebenfalls auf Leichtbau spezialisiert ist. Für die Herstellung des Propellers werden dabei Faserstreifen präzise in die Kunststoffform eingelegt und dann mithilfe eines Harzes oder anderer Kunststoffe zum Bauteil ausgehärtet. Eine moderne Automated-Fiber-Placement-Anlage hilft bei der exakten Platzierung der Verstärkungsfasern und löst das Verlegen per Hand ab. Dadurch kommt es zu weniger Überlappungen, sodass die Maße des Bauteils deutlich reduziert werden können.

Trotz der Leichtbauweise erweist sich der Rotor jedoch als außerordentlich robust, sodass er sogar Starkwinden standhält. Denn die Rotorblätter sind so beschaffen, dass sie sich bei Sturm elastisch verbiegen und aus dem Wind drehen. „Damit drosselt die Anlage von allein die Rotationsgeschwindigkeit und nimmt keinen Schaden“, so Prof. Seidlitz. Komplizierte Steuertechnik und aufwändige Mechanik werden damit überflüssig. In den kommenden Monaten sollen die Rotoren im Freiland getestet werden.

Handlich und materialsparend: Wasserstofftanks mit Sicherheitssensoren

Ergänzt wird die Rotor-Entwicklung durch ebenfalls am Fraunhofer IAP neu konzipierte Wasserstoff-Tanks aus Carbonfaser-Verbunden, die wesentlich materialsparender und handlicher sind als solche, die in der Industrie eingesetzt werden. Vor allem mobile Anwendungen können von dieser Neuentwicklung profitieren. Hergestellt werden die Tanks aus Carbonfaserstreifen, die auf einen zylindrischen Körper aufgewickelt werden. Durch die Tränkung in Kunstharz härten diese zu einem Tank aus, der viele hundert Bar Druck aushält. Kleine elektronische Bauteile und Sensoren, die direkt in den Faserverbund eingearbeitet werden, dienen dabei als Frühwarnsystem bei Leckagen.

Quelle: Fraunhofer IAP

 

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