Interview mit Dr. Kai Fischer, Institutsdirektor an der RWTH Aachen

Eine effiziente Skalierung bei der Erzeugung „grünen“ Wasserstoffs ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, Wasserstoff zu einem wirtschaftlich tragfähigen Teil der Energiewende zu machen. Zu einem damit verbundenen notwendigen massiven Kapazitätsausbau kann die Kunststoffindustrie Wesentliches beitragen, denn Kunststoffe sind Hochleistungswerkstoffe, deren Eigenschaftsprofil sehr genau für die jeweiligen Anwendungen ausgelegt werden kann. Dr. Kai Fischer, wissenschaftlicher Direktor am Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk (IKV) und verantwortlich für das Themengebiet Wasserstoffwirtschaft, erklärte gegenüber HZwei, warum der Austausch zwischen der Wasserstoff- und der Kunststoffindustrie so wichtig ist, welche Bedeutung Kunststoffe für die Skalierung von H₂-Technologien haben und wie die Zusammenarbeit zwischen den beiden Industrien im „Hydrogen Business and Technology Forum“ fortgesetzt wird.

HZwei: Auf die in den vergangenen zwei Jahren erstellte Wasserstoffstudie folgt nun das „Hydrogen Business and Technology Forum“, um den Austausch zwischen Wasserstoff- und Kunststoffindustrie zu intensivieren. Warum ist das jetzt wichtig?

Fischer: Wasserstoff soll das Rückgrat der Energiewende werden. Heute werden etwa 96 Prozent des Wasserstoffs aus fossilen Ressourcen wie Erdgas und Kohle gewonnen. Nur vier Prozent werden mittels Elektrolyse hergestellt, und selbst für diese paar Prozent wird derzeit nur ein geringer Teil erneuerbarer Energien eingesetzt. In der Konsequenz heißt das, dass bis jetzt nur ein ganz, ganz kleiner der Teil der Produktionskapazität überhaupt geeignet ist, grünen Wasserstoff zu produzieren. Die Projektionen heute zielen jedoch alle darauf, grünen Wasserstoff herzustellen. Man muss also tatsächlich sehen, dass hier vieles komplett neu entwickelt werden muss. Es müssen große Stückzahlen an Elektrolyseuren und die entsprechende Infrastruktur dafür bereitgestellt werden – und große Stückzahlen sind immer prädestiniert für Kunststoffe. Deshalb glauben wir, dass Kunststoffe die Befähiger sind, um die Wasserstoffproduktion wirtschaftlich skalierbar zur machen.

HZwei: Und deshalb müssen sich Kunststoff- und Wasserstoffindustrie jetzt austauschen?

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Fischer: Genau. Denn die Wasserstoffindustrie kennt alle Anforderungen der verfahrenstechnischen Anlagen, die Medien, die Temperaturen, die Drücke usw. Aber natürlich denken die nicht in Kunststoffprodukten, sondern eher in Metall. Es ist jedoch nicht so, dass die Bauweise einfach von Metall auf Kunststoff übertragen wird. Davon hätte man keinen Vorteil. Um für die Anforderungen von Systemen neue Lösungen zu finden, muss man über die Substitution von einzelnen Bauteilen aus Metall durch einzelne Bauteile aus Kunststoff hinausgehen und Funktionsintegration betreiben. Genau dafür muss dieses Anwendungs-Know-how kommuniziert werden, damit die Kunststoffwertschöpfungskette sagen kann, wie Lösungen in Kunststoffen idealerweise aussehen würden.

HZwei: Das heißt, die Wasserstoffindustrie ist sich der Möglichkeiten der Kunststoffindustrie noch gar nicht ausreichend bewusst?

Fischer: Das sind zwei vollkommen unterschiedliche Welten. Die Anlagen für die Erzeugung oder die Umwandlung von Wasserstoff sind klassische verfahrenstechnische Anlagen. Sie bestehen überwiegend aus Edelstahl mit Edelstahlverrohrung. Die Hersteller solcher Anlagen kennen die Möglichkeiten von Kunststoffen tatsächlich eher selten. Deshalb ist es so wichtig, die H₂-OEM mit ihrer Kenntnis der Anforderungen und die Kunststoffindustrie mit ihrem Know-how und ihren technischen Möglichkeiten zusammenzubringen. Nur so kann man anfangen, in hochintegrierten Produkten zu denken, die in Massen in sehr, sehr hohen Stückzahlen automatisiert gefertigt werden können. Und das ist eine absolute Notwendigkeit, wenn das Scale-up grüner Wasserstofftechnologien in angemessener Zeit und zu angemessenen Kosten gelingen soll.

HZwei: Gibt es denn in der Wasserstoffindustrie schon Beispiele?

Fischer: Ja, natürlich. Nehmen wir als Beispiel die Endplatten der Brennstoffzelle. Hier müssen viele Medien geführt werden, sowohl gasförmig als auch flüssig. Und es müssen Anschlüsse integriert werden. Baut man mit Metall, sind das sehr viele Einzelteile, die montiert werden. Inzwischen gibt es erste Anwendungen, in denen das durch ein einziges großes Spritzgussteil gelöst wird, in dem sämtliche Medienleitungen, Anschlüsse, Elektronik usw. bereits integriert sind.

HZwei: Wie kam es zu der Idee eines Netzwerkforums?

Fischer: Die Idee eines Netzwerkforums kam daher, dass wir als IKV in Kooperation mit mehr als 20 Unternehmen 2021 eine Markt- und Technologiestudie gestartet haben, um uns dieses Themengebiet ganzheitlich zu erarbeiten. Die Studie ist aber eigentlich nur die Grundausstattung. Unser Ziel war ja immer, einen kontinuierlichen Austausch zu betreiben, in dem identifiziert wird, wie Kunststoffe bei der Etablierung von Wasserstoff helfen können. Dafür braucht man Kontinuität. Und die haben wir jetzt in Form dieses Forums implementiert, das sich regelmäßig zweimal pro Jahr treffen wird. Ergänzt werden diese Treffen durch ein kontinuierliches Technologiemonitoring. Beim Kick-off haben wir außerdem beschlossen, dass es zwischen den Terminen auch einzelne Workshops zu speziellen Themen geben soll.

HZwei: Was waren Ihre Eindrücke vom Kick-off und was nehmen Sie inhaltlich mit?

Fischer: Das war eine großartige Veranstaltung. Wir hatten in Summe etwa 50 Teilnehmer im Raum und vier Keynote-Präsentationen, die zu gleichen Teilen zwischen Anwendern von Wasserstoffsystemen und Lösungsanbietern aus der Wertschöpfungskette Kunststoffe aufgeteilt waren. Es waren sehr offene und transparente Diskussionen. In den Pausen sind die Visitenkarten nur so geflogen, jeder hat sich großartig vernetzt. Als Teil der Veranstaltung haben wir auch die Weichen gestellt, um bedarfsgerecht für diese beiden Zielgruppen die Elemente der weiteren Zusammenarbeit zu definieren.

Inhaltlich nehme ich mit, dass ein sehr, sehr großer Bedarf besteht, die Systeme in den unterschiedlichen Bereichen zu verstehen – gerade auf der Seite der Kunststoffindustrie. Ich nehme auch mit, dass es viele Firmen gibt, die ungeachtet des Wettbewerbs in ihren Wasserstoffsystemen bereit sind, über die Herausforderungen zu sprechen, weil sie sich den Push des Open-Innovation-Ansatzes – also den Push aus der Zulieferindustrie – erhoffen und sich darüber künftig Wettbewerbsvorteile verschaffen wollen.

Ein weiterer Aspekt, den ich mitnehme, ist, dass die teilweise im Wettbewerb stehenden Unternehmen der Kunststoffwertschöpfungskette sehr offen für die Kooperation untereinander sind. Beispielsweise haben wir besprochen, dass wir im Konsortium sondieren, welche Prüf- und Charakterisierungsverfahren in welchen Unternehmen zur Verfügung stehen, damit sich die Unternehmen untereinander ergänzen können. So können auch ergänzende Bedarfe identifiziert und Maßnahmen zur Umsetzung abgeleitet werden. Man konnte merken, dass alle darauf gepolt sind, diesen sehr wachstumsfähigen Kuchen gemeinsam größer zu backen, anstatt Wettbewerb zu schaffen und zu versuchen, vom kleinen Kuchen das größte Stück zu bekommen. „Growing the cake!“ schien mir der Spirit zu sein.

HZwei: Sie sagen, die Markt- und Technologiestudie bildet die Grundlage für dieses Netzwerk. Was daraus sind für Sie die wichtigsten Take-aways?

Fischer: Die Wasserstoffindustrie ist noch sehr stark von klassischen verfahrenstechnischen Anlagen getrieben. Eine wesentliche Erkenntnis ist aber, dass wir die Kunststoffindustrie nicht revolutionieren müssen, um der Wasserstoffwirtschaft Lösungen anzubieten. Kunststoffe können kompatibel sein, und es gibt zahlreiche Anwendungen und gute Beispiele für die Umsetzung hochintegrierter und funktionsintegrierter Bauteile. Wenn also der Scale-up erforderlich ist und die Stückzahlen wachsen müssen, kann die Kunststoffindustrie diese Lösungen bieten, ohne die Welt neu zu erfinden. Man kann vieles aus anderen Industrien transferieren, muss aber natürlich die spezifischen Anwendungen kennen, um für die Wasserstoffindustrie geeignete Lösungen vorschlagen zu können. Die gute Nachricht ist: Es liegen jetzt nicht erst zehn Jahre Entwicklung vor uns, und die Kunststoffindustrie muss sich auch nicht grundlegend wandeln oder komplett neue Produkte entwickeln. Sie kann für jede Industrie aus dem schöpfen, was bereits da ist, um es weiterzuentwickeln und zu transferieren.

HZwei: Wie geht es nun weiter?

Fischer: Bei unserem Forumsmitglied Freudenberg hat es im August zusätzlich zu den halbjährlichen Treffen einen Workshop gegeben, um die Fragen, die beim Kick-off relativ offen adressiert wurden, mit den Teilnehmern aus dem Forum zu diskutieren. Die Idee zu spezifischen Workshops wurde während des Kick-offs geboren, weil sich die Teilnehmer einen Austausch wünschten, über den Kunststoffexpertise gezielt in die Entwicklung neuer Systeme eingebracht werden kann. Weiterhin startet das Team nun mit dem Markt- und Technologiemonitor, um den Markt kontinuierlich weiter zu beobachten.

Wir haben vereinbart, dass es mehr als eine einfache Sammlung der verfügbaren Informationen sein soll. Die Informationen sollen hinterfragt, evaluiert und eingeordnet werden. Wir werden genau schauen, wie belastbar sie sind und wie realistisch die Umsetzungsszenarien sind. So erarbeiten wir eine kuratierte Liste an Informationen, die wir vierteljährlich an die Partner im Forum weitergeben.

HZwei: Besteht die Möglichkeit, noch einzusteigen?

Fischer: Ja, die Möglichkeit besteht. Wir zielen natürlich darauf, dieses Netzwerk weiter wachsen zu lassen und freuen uns sowohl auf kleine als auch auf große Firmen der Kunststoffwertschöpfungskette und natürlich auf Firmen der Wasserstoffwertschöpfungskette. Durch die Synergien beider Industrien können wir ein Scale-up für grünen Wasserstoff meistern und wirtschaftlich gestalten.

Hydrogen Business and Technology Forum

Dr. Kai Fischer leitet das „Hydrogen Business and Technology Forum“

Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen hat mit seinem „Hydrogen Business and Technology Forum“ ein enges Netzwerk zwischen der Wasserstoffwirtschaft und der Kunststoffindustrie geknüpft und bringt dort regelmäßig Anforderungs- und Anwendungs-Know-how mit Material- und Produktions-Know-how zusammen.

Hervorgegangen ist das „Hydrogen Business and Technology Forum“ aus einer vom IKV initiierten und im November 2022 abgeschlossenen Markt- und Technologiestudie zum Thema Kunststoffe in der Wasserstoffwirtschaft. An dieser Studie waren 20 Industriepartner beteiligt. Kick-off für das Forum war der 16. Mai 2023. Der erste Themen-Workshop befasste sich mit „Prüfung und Analyse von Kunststoffen in Wasserstoffanwendungen“ und fand am 9. August 2023 im Hause des Forumsmitglieds Freudenberg statt. Am 19. Oktober 2023 trafen sich die Forumsmitglieder wieder am IKV. Das Forum ist weiterhin offen für neue Mitglieder. Information unter: H2@ikv.rwth-aachen.de