Forscher wollen Wasserstoff-Kompression verbessern

02.04.2026

Quelle: E & M powernews

Wasserstoffverdichtung gilt als Schlüssel für die Energiewende, stößt aber an Grenzen. Ein neues Kompressorkonzept soll Prozesse effizienter und energieärmer machen.
 
Für Stadtwerke und Energieversorger gewinnt die Wasserstoffverdichtung zunehmend an Bedeutung. Sie spielt eine zentrale Rolle beim Transport und bei der Speicherung von Wasserstoff. Effizientere Technologien können deshalb helfen, Betriebskosten zu senken und den Aufbau einer Wasserstoffinfrastruktur wirtschaftlicher zu gestalten.

Daran arbeitet ein Forschungsteam der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg und des Helmholtz-Zentrums Hereon. Im Mittelpunkt der Arbeit steht ein Metallhydrid-Kompressor, der Wasserstoff verdichtet und ihn gleichzeitig als Wärmeträger nutzt.

Das neue Konzept greift ein bekanntes Problem auf. Metallhydrid-Kompressoren gelten als Alternative zu mechanischen Systemen, da sie verschleißarm arbeiten, kaum Geräusche verursachen und sich mit Wärme statt mit elektrischer Energie betreiben lassen. Ihre Leistungsfähigkeit blieb bisher jedoch begrenzt, da sich Wärme im Metallhydrid nur langsam verteilt. Dadurch konnten die Systeme ihr Potenzial bislang nicht vollständig ausschöpfen, heißt es in einer Mitteilung des Helmholtz-Zentrum Hereon mit Sitz in Geesthacht bei Hamburg.

Das Forschungsteam verfolgt nun einen anderen Ansatz. Es führt Wasserstoff in einem geschlossenen Kreislauf durch das Metallhydrid − ein Material, das Wasserstoff in sich aufnehmen und wieder abgeben kann. Das Gas übernimmt dabei zwei Aufgaben. Es dient als Arbeitsmedium für die Verdichtung und transportiert zugleich die Wärme im System. Ein kalter Kreislauf unterstützt die Aufnahme des Wasserstoffs im Metallhydrid. Ein heißer Kreislauf sorgt dafür, dass das Material den Wasserstoff wieder freisetzt.

Laut den Wissenschaftlern umgeht dieses Prinzip die bisherigen Einschränkungen beim Wärmetransport. Gleichzeitig lassen sich aufwendige interne Wärmetauscher vermeiden. Das System verbindet damit thermische und mechanische Kompression.

Leistig steigt deutlich

Simulationen zeigen laut Hereon, dass sich mit dem neuen Verfahren höhere Leistungsdichten erreichen lassen. Die Produktivität des Systems steigt, wie es aus Geesthacht heißt, gegenüber konventionellen Metallhydrid-Kompressoren deutlich. Gleichzeitig bleibt der zusätzliche Bedarf an elektrischer Energie gering, da der Großteil der Energie weiterhin als Wärme eingebracht wird.

Damit verbessert sich auch die elektrische Effizienz. Mechanische Kompressoren arbeiten zwar zuverlässig, verursachen jedoch laut Hereon einen höheren Wartungsaufwand, Geräuschemissionen und potenzielle Verunreinigungen des Wasserstoffs. Metallhydrid-Kompressoren arbeiten dagegen nahezu geräuschlos und verschleißarm. Laut den Forschern bietet das neue Konzept für Betreiber von Wasserstoffanlagen mehrere Vorteile. Die effizientere Verdichtung reduziert den Energieeinsatz und kann die Betriebskosten senken. Gleichzeitig erleichtert ein robusterer Betrieb den Einsatz entlang der gesamten Prozesskette.

Beitrag zur Wasserstoffinfrastruktur

Die Entwicklung entstand im Projekt „Digitalisierte Wasserstoffprozesskette für die Energiewende“ (DigiHyPro). Das Digitalization and Technology Research Center der Bundeswehr (dtec.bw) fördert das Vorhaben. Die Finanzierung erfolgt aus Mitteln der Europäischen Union im Programm „NextGenerationEU“.

Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachjournal Nature Communications Engineering. Zudem meldeten sie das Verfahren zum Patent an. Damit zielt die Arbeit auch auf eine mögliche industrielle Nutzung.
 
Autorin: Davina Spohn