Genau an dieser Schnittstelle setzt die neue Hydrogen Integration Platform (HIP) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) an. Mit dem Start der Forschungsinfrastruktur auf dem Campus Nord erweitert das KIT seine Möglichkeiten, Wasserstofftechnologien nicht nur einzeln, sondern als integriertes System unter realitätsnahen Bedingungen zu untersuchen.

Die Plattform verbindet Anlagen und Demonstratoren entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette – von Elektrolyse und Verflüssigung über Speicherung und Transport bis zur Nutzung im Energiesystem. Forschende untersuchen, wie sich Wasserstofftechnologien künftig zuverlässig, flexibel und effizient in ein klimaneutrales Energiesystem integrieren lassen.

Im Juni hat das KIT die neue Forschungsinfrastruktur auf dem Gelände des Energy Lab eröffnet.

„Mit der Hydrogen Integration Platform haben wir am KIT eine hoch innovative Forschungsumgebung geschaffen, weil verschiedene Wasserstofftechnologien im Zusammenspiel untersucht werden können“, sagt Professor Oliver Kraft, Vizepräsident Forschung, Lehre und Akademische Angelegenheiten des KIT. „Das ermöglicht es, neue Lösungen für ein klimaneutrales Energiesystem nicht nur im Labor zu entwickeln, sondern unter realitätsnahen Bedingungen zu erproben.“

Infrastruktur für das Zusammenspiel der Technologien

Die Herausforderung beim Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft liegt nicht allein in einzelnen technischen Komponenten. Entscheidend ist, wie Erzeugung, Speicherung, Transport und Nutzung zusammenwirken. Die Hydrogen Integration Platform bündelt deshalb mehrere Demonstrationsanlagen, um Wasserstoff zu speichern, zu verteilen und zu nutzen.

Herzstück der HIP ist das größte nicht-kommerzielle Wasserstoffverflüssigungssystem Deutschlands. Die Anlage kann täglich 50 Kilogramm Wasserstoff verflüssigen und stellt diesen sowohl für Forschungsprojekte am KIT als auch für externe Partner bereit.

Damit schafft die Plattform eine Infrastruktur, in der verschiedene Technologien unter Bedingungen getestet werden können, die näher an späteren industriellen Anwendungen liegen. Hinzu kommen Testumgebungen für Energiespeicher, Echtzeitsimulationen ihrer Integration in zukünftige Energienetze sowie neue Elektrolyseverfahren.

Auch Wasserstoffantriebe für den Schienenverkehr wollen die Forschenden unter realitätsnahen Bedingungen untersuchen.

„Mit der HIP können wir zentrale Komponenten der Wasserstoff-Wertschöpfungskette in einer integrierten Infrastruktur testen“, erklärt Professor Giovanni De Carne vom Institut für Technische Physik (ITEP) des KIT und zukünftiger Direktor der Anlage. „Das eröffnet neue Möglichkeiten, Technologien gezielt weiterzuentwickeln und für konkrete Anwendungen auszulegen.“

Flüssiger Wasserstoff und Strom in einer gemeinsamen Leitung

Ein weiterer Baustein der Forschungsplattform ist eine Versuchsstrecke für eine hybride Energiepipeline. Die Idee: Flüssiger Wasserstoff und elektrische Energie könnten künftig gemeinsam über große Entfernungen transportiert werden.

Dazu kombinieren die Forschenden eine Leitung für extrem kalten, flüssigen Wasserstoff mit supraleitenden Stromkabeln. Diese können bei den niedrigen Temperaturen elektrische Energie nahezu verlustfrei übertragen.

Die Infrastruktur könnte große Energiemengen effizient über weite Strecken transportieren – etwa von Wind- und Solarparks oder Hafenterminals zu Industrieanlagen, Flughäfen oder Logistikzentren.

„Hybride Energiepipelines können zu kompakten Energieautobahnen einer zukünftigen Wasserstoffwirtschaft werden“, sagt Professorin Tabea Arndt vom ITEP. „Die Kombination aus Wasserstoffpipeline und supraleitenden Kabeln ermöglicht es, Energieversorgung, Industrie und Mobilität flexibel miteinander zu koppeln.“

Die Verbindung von Flüssigwasserstoff und Supraleitung eröffnet auch weitere technische Perspektiven. So könnten beispielsweise supraleitende Motoren für große Fahrzeuge von der Kombination mit Flüssigwasserstoff profitieren. Diese Möglichkeit wollen die Projektbeteiligten ebenfalls experimentell untersuchen.

Forschung als Brücke zur Wasserstoffwirtschaft

Mit der Hydrogen Integration Platform schafft das KIT eine Plattform, auf der sich komplexe Wasserstoffsysteme unter praxisnahen Bedingungen untersuchen und weiterentwickeln lassen.

Die Infrastruktur ermöglicht es, neue Technologien frühzeitig zu testen, Betriebsstrategien zu entwickeln und das Zusammenspiel mit Stromnetzen und industriellen Anwendungen zu analysieren. Damit soll die Lücke zwischen Forschung und späterem Einsatz in der Praxis kleiner werden.

Künftig soll die Forschungsinfrastruktur die Zusammenarbeit mit Industriepartnern weiter stärken und dazu beitragen, neue Wasserstofftechnologien schneller in die Anwendung zu bringen.

Die HIP versteht sich damit nicht nur als Sammlung einzelner Anlagen, sondern als Testumgebung für ein Energiesystem, in dem Wasserstoff eine zentrale Rolle übernehmen könnte.

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie