{"id":3429,"date":"2026-06-18T14:21:11","date_gmt":"2026-06-18T14:21:11","guid":{"rendered":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/?p=3429"},"modified":"2026-07-17T11:35:35","modified_gmt":"2026-07-17T11:35:35","slug":"hydrogen-lab-leuna-testen-und-validieren-von-wasserstoffelektrolysesystemen-im-industriellen-massstab","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/hydrogen-lab-leuna-testen-und-validieren-von-wasserstoffelektrolysesystemen-im-industriellen-massstab\/johannes-hoeflinger","title":{"rendered":"Hydrogen Lab Leuna: Testen und Validieren von Wasserstoffelektrolysesystemen im industriellen Ma\u00dfstab"},"content":{"rendered":"\n

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Die Produktion von gr\u00fcnem Wasserstoff wird ein Schl\u00fcsselelement der Energiewende sein. Um der wachsenden Nachfrage in den kommenden Jahrzehnten gerecht zu werden, m\u00fcssen die Produktionskapazit\u00e4ten in Europa massiv ausgebaut werden. Wie kann aber vorab sichergestellt werden, dass Wasserstoffsysteme sicher, effizient und zuverl\u00e4ssig betrieben werden k\u00f6nnen? Und das bevor sie an den finalen Produktionsstandorten eingesetzt werden und dort m\u00f6glicherweise hohe Folgekosten verursachen? Wie kann die tats\u00e4chliche Effizienz unabh\u00e4ngig \u00fcberpr\u00fcft werden?<\/p>\n\n\n\n

Das Hydrogen Lab Leuna (HLL) bietet der Industrie, Projektentwicklern und Betreibern eine skalierbare Test- und Validierungsinfrastruktur mit Pipelineanschluss, die detaillierte Untersuchungen von gro\u00dfskaligen Systemtests im Megawattbereich bis hin zu einzelner Elektrolysestacks und Stackkomponenten erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n

Au\u00dfentestpl\u00e4tze: Megawattbetrieb unter industriellen Randbedingungen<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Am HLL stehen aktuell drei flexibel nutzbare Testpl\u00e4tze im Au\u00dfenbereich f\u00fcr Elektrolyseure bzw. (Wasserstoff-)anlagen bis 5 MW, eine weitere Power-To-X Testfl\u00e4che, sowie ein 2-MW-Elektrolysestack-Teststand zur Verf\u00fcgung. Die Testfl\u00e4chen sind f\u00fcr den l\u00e4ngerfristigen Betrieb ausgelegt und erlauben es, Systeme \u00fcber Wochen oder Monate hinweg 24\/7 unter realen Randbedingungen zu untersuchen.<\/p>\n\n\n\n

Im Fokus dieser Testpl\u00e4tze steht die Analyse des kontinuierlichen Betriebs komplexer Anlagen. Im Megawatt-Ma\u00dfstab lassen sich Aussagen zur Effizienz, Langzeitstabilit\u00e4t, Zuverl\u00e4ssigkeit des Systems und dessen Komponenten sowie deren Zusammenspiels treffen. Auch dynamische Betriebsweisen, etwa bei schwankender Leistungsversorgung, k\u00f6nnen hier abgebildet und bewertet werden.<\/p>\n\n\n\n

Durch die Einbettung in den Chemiestandort Leuna ist die Anbindung an das Pipelinesystem des lokalen Stoffverbundes gegeben, sodass eine zuverl\u00e4ssige, einfache und gro\u00dfvolumige Medienversorgung der Anlagen gew\u00e4hrleistet 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.<\/p>\n\n\n\n

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Au\u00dfentestplatz mit Elektrolyseur \u00a9Fraunhofer IWES<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Technikum: Systemtests im Kilowattbereich<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Im Technikum des HLL stehen Elektrolysestacktestst\u00e4nde von ca. 3 kW bis 46 kW zur Verf\u00fcgung. Diese Ebene dient insbesondere der \u00dcberf\u00fchrung von Laborerkenntnissen in den Systembetrieb und der gezielten Untersuchung einzelner Stacks unter definierten, aber praxisnahen Bedingungen. Weiterhin dienen diese Testst\u00e4nde der Entwicklung und Validierung geeigneter Messkonzepte zur genauen pr\u00e4zisen und schnellen Charakterisierung der einzelnen Komponenten in einem Elektrolysestack. Dazu z\u00e4hlen z. B. die Kombination in Rainbow-Stacks, die Validierung und Optimierung von beschleunigten Stresstest-Protokollen, als auch die Entwicklung von effizienten und \u00f6konomischen Versuchsreihen.<\/p>\n\n\n\n

An den Stack\u2011Testst\u00e4nden k\u00f6nnen Effizienz\u2011Tests durchgef\u00fchrt werden, bei denen sich Betriebsparameter, wie u. a. Temperatur, Druck und elektrische Last, gezielt einstellen und variieren lassen. Bei l\u00e4ngeren Testkampagnen \u00fcber mehrere Monate ist es zudem m\u00f6glich, Alterungs- und Degradationseffekte zu beobachten und quantitativ auszuwerten.<\/p>\n\n\n\n

Diese Tests liefern belastbare Daten zum Betriebsverhalten von Stacks und bilden eine wichtige Grundlage f\u00fcr die Bewertung von Effizienz, Stabilit\u00e4t und Lebensdauer. Industriepartnern bietet das die M\u00f6glichkeit, Systeme vor dem \u00dcbergang in gr\u00f6\u00dfere Leistungsklassen technisch einzuordnen, Design- und Betriebskonzepte abzusichern.<\/p>\n\n\n\n

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Au\u00dfenansicht eines der 46 kW-Testst\u00e4nde, ausgelegt f\u00fcr Stacks mit 10 Zellen, im Technikum des HLL \u00a9Fraunhofer IWES<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Innenansicht eines im 46 kW-Teststand angeschlossenen PEM-Stacks \u00a9Fraunhofer IWES<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Spraycoater zur Fertigung von CCMs (Catalyst Coated Membranes) oder CCS (Catalyst Coated Substrates) zur Untersuchung in Elektrolysezellen \u00a9Fraunhofer IWES<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Labor: Analytische Methoden und Detailverst\u00e4ndnis<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Die Bestimmung der wichtigsten Materialeigenschaften, wie z. B. die Gaspermeabilit\u00e4t und die ionische Leitf\u00e4higkeit von ionenleitenden Membranen, unter den Bedingungen der Elektrolyse leisten einen wesentlichen Beitrag zum besseren Verst\u00e4ndnis der Elektrolyse und zur Vorhersage des Verhaltens von Materialien.<\/p>\n\n\n\n

Deshalb stehen erg\u00e4nzend zu den systemnahen Tests im Technikum und im Au\u00dfenbereich im HLL analytische Laborinfrastrukturen<\/a> zur Verf\u00fcgung. Auf dieser Ebene f\u00fchren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler elektrochemische als auch fluid- und gasanalytische Untersuchungen durch, die ein detailliertes Verst\u00e4ndnis der zugrunde liegenden Prozesse erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

Die Laboranalytik dient der Einordnung von Messergebnissen aus dem Systembetrieb, der gezielten Untersuchung einzelner Effekte sowie der Entwicklung und Validierung von Mess\u2011 und Auswertungsmethoden. Sie bildet damit die wissenschaftliche Basis f\u00fcr weiterf\u00fchrende Tests im Kilowatt- und Megawattma\u00dfstab.<\/p>\n\n\n\n

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Korrosionstests von in der Elektrolyse eingesetzten Materialien \u00a9Fraunhofer IWES<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Lichtmikroskopische Untersuchung einer PTL (porous transport layer) \u00a9Fraunhofer IWES<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Datenauswertung, Modellierung und Systemeinordnung<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Eine umfassende Datenerfassung und -auswertung begleitet alle Testebenen. Die gewonnenen Messdaten flie\u00dfen 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 system\u00fcbergreifende Datenbank (H2Labs) entwickelt und angelegt, die effektiv Messdaten, Messparametern und Metadaten kombiniert und analysiert. Damit k\u00f6nnen industrielle relevante Aussagen genauer, zielgerichteter und wirtschaftlicher gewonnen werden.<\/p>\n\n\n\n

Von der Fragestellung zum passenden Testaufbau<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Der Einstieg in ein Testvorhaben erfolgt in der Regel \u00fcber eine konkrete technische Fragestellung, etwa zur Effizienz, Degradation, Dynamik oder anderen relevanten Zielgr\u00f6\u00dfen. Auf dieser Basis wird gemeinsam gepr\u00fcft, ob Tests im Labor, im Technikum oder im Megawattbereich sinnvoll sind und wie sich das Vorhaben am Standort Leuna umsetzen l\u00e4sst.<\/p>\n\n\n\n

Ein durchg\u00e4ngiges Testangebot von MW bis kW<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Das Hydrogen Lab Leuna verbindet gro\u00dfskalige Au\u00dfentestpl\u00e4tze, Technikumsinfrastruktur und Laboranalytik zu einem durchg\u00e4ngigen Testangebot. F\u00fcr Industrie und Projektentwickler entsteht so eine Umgebung, in der Elektrolyseure und Wasserstoffsysteme schrittweise untersucht, validiert und weiterentwickelt werden k\u00f6nnen \u2013 vom Megawattbetrieb unter industriellen Randbedingungen bis zur detaillierten Analyse einzelner Stacks.<\/p>\n\n\n\n

Forschungsprojekte am HLL:<\/strong><\/h4>\n\n\n\n