Grüner Wasserstoff (H2) wird in Zukunft ein Hauptakteur der Energiewende sein. Mithilfe von regenerativen Stromquellen CO2-frei erzeugt, steht er als Energieträger für zahlreiche Anwendungen in den drei Sektoren – Strom, Wärme und Mobilität – sowie für die stoffliche Nutzung in der Industrie zur Verfügung. Doch für seine umfassende Nutzung müssen noch viele Voraussetzungen geschaffen werden. Die PTB begleitet und fördert die technologische Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft metrologisch und sicherheitstechnisch und trägt zur Etablierung einer verlässlichen Qualitätsinfrastruktur bei. Dazu will die PTB auf ihrem Gelände in Braunschweig eine eigene Demonstratoranlage aufbauen.
Die geplante H2-Demonstratoranlage der PTB soll in kleinem Maßstab alle Elemente enthalten, die in einer zukünftigen Wasserstoffwirtschaft relevant sind. Dazu gehören die Stromerzeugung mittels Sonne und Wind, die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse, seine Speicherung, die direkte Verwendung z. B. in Brennstoffzellen und Wasserstofftankstellen, die Methanisierung von H2 für Heiz- und Kühlvorgänge sowie die Rückverstromung. Zahlreiche Messgrößen (blau) spielen dabei eine Rolle.
Die Messkompetenz für viele H2-relevante Größen sind in der PTB vorhanden oder können mittelfristig aufgebaut werden. Neben Dichte, Wirkungsgrad, Brennwert, Wärmemenge, Viskosität und chemischer Zusammensetzung zählen dazu:
Druck – Die PTB ist eines von weltweit nur drei Metrologieinstituten, das hohe Drücke im Bereich von 800 bar mit sehr kleinen Unsicherheiten messen kann. In naher Zukunft wird sie ihre Messmöglichkeiten für Gasdrücke bis 1000 bar ausbauen, wie sie bei Erzeugung, Transport und Speicherung von Wasserstoff entstehen können.
Temperatur – die PTB betreibt und entwickelt im Bereich der Temperaturmessung eine breite Palette von wasserstoffrelevanten Messverfahren, beispielsweise hinsichtlich des thermischen Managements von Wasserstoff-Kryodruckspeichern.
Explosionsschutz
Wasserstoff ist im Gemisch mit Luft ein extrem zündwilliges Gas. Bei einer breiten Anwendung muss zu jeder Zeit maximale Sicherheit garantiert werden – ob nah am Verbraucher (Tankstelle) oder bei industriellen Prozessen. In enger Kooperation mit der BAM ist hier das Ziel der PTB vor allem die Entwicklung von Prüfverfahren für explosionsgeschützte Geräte, deren Normung sowie ihre Umsetzung in den gesetzlich geregelten Konformitätsbewertungsverfahren.
Fluide Energieträger
Die PTB ist aktiv im Bereich der 
Metrologie für fluide Energieträger, unter anderem im Kontext der chemischen Speicherung von überschüssigem Strom durch Wasserstofferzeugung („Power-to-gas“) und der Biokraftstoffe sowie bei der Konformitätsbewertung von Gaszählern für H2-Tankstellen und Biogasmessanlagen. Sie betreibt bereits die Analytik und Charakterisierung synthetischer wasserstoffbasierter Treibstoffe sowohl für die Luft- und Raumfahrt als auch für Nutzfahrzeuge. Die Optimierung maßgeschneiderter synthetischer Treibstoffe für eine möglichst schadstoffarme Verbrennung ist nur dann erfolgreich, wenn beispielsweise Zündverhalten und Reaktionskinetik bekannt sind.
Beteiligte Fachbereiche und Arbeitsgruppen:
Fachbereich 3.3 Physikalische Chemie: Analytische und präparative Metrologie für Wasserstoff sowie wasserstoffbasierter Treibstoffe
Fachbereich 3.4 Analytische Chemie der Gasphase: Feuchte in Industrie- und Energiegasen / Spektroskopische Analytik / Reaktionskinetik
Fachbereich 3.5 Explosionsschutz in der Energietechnik: H2-MILD Combustion Technology
Fachbereich 3.7 Grundlagen des Explosionsschutzes: sicherheitstechnische Betrachtung von Wasserstoff
Fachbereich 7.4 Temperatur: Zustandsgleichung von Wasserstoff-Methan-Gasgemischen
Fachbereich 7.5 Wärme und Vakuum: Dichtheit von Hochdruckbehältern und -leitungen
LiBforSecUse