Dresdner Team gewinnt Fraunhofer-Preis für Wasserstoffelektrolyseur

Grüner Wasserstoff kostet in Europa heute 4,50 bis 6 Euro pro Kilogramm, Wasserstoff aus Erdgas rund 1,50 bis 2,50 Euro. Ein Hochtemperaturelektrolyseur aus Dresden kann diese Lücke ein Stück verkleinern: Er nutzt Abwärme aus Industrieanlagen, um den Stromverbrauch bei der Wasserspaltung um bis zu 30 Prozent zu senken und lässt sich umgekehrt auch als Brennstoffzelle betreiben. Das Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) erhielt dafür den Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2026.

Was den preisgekrönten Stack auszeichnet

Mihails Kusnezoff, Stefan Megel und Sindy Mosch vom Fraunhofer IKTS haben mehr als zwei Jahrzehnte an dieser Technologie gearbeitet. Der Stack, den sie entwickelten, folgt dem Prinzip der Festoxidelektrolyse, kurz SOEC für Solid Oxide Electrolysis Cell. Das Gerät erhitzt Wasserdampf auf 750 bis 850 Grad Celsius und trennt dabei die Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff auf. Zum Vergleich: Konventionelle PEM-Elektrolyseure, die heute am häufigsten eingesetzt werden, arbeiten bei 50 bis 80 Grad. Sie benötigen mehr elektrische Energie, weil ihnen die Wärme fehlt, die bei hohen Temperaturen einen Teil der Spaltarbeit übernimmt.

Das Besondere am IKTS-Stack ist die bidirektionale Nutzung. Elektrolyseure und Brennstoffzellen waren bisher stets getrennte Systeme: Der Elektrolyseur produziert Wasserstoff, die Brennstoffzelle wandelt Wasserstoff zurück in Strom. Das Dresdner Team hat beides in einer Einheit integriert. Das spart Investitionskosten und Platzbedarf. In einem Industriegebäude, das je nach Produktionszyklus mal überschüssigen Strom einspeichern will und mal Strom braucht, kann dieselbe Hardware beide Aufgaben übernehmen.

Warum Abwärme der entscheidende Vorteil ist

Der Kernvorteil liegt in der Thermodynamik: Je höher die Temperatur, desto weniger elektrische Energie braucht man für die Wasserspaltung, weil Wärme einen Teil des Energiebedarfs deckt. Industrien wie Stahlproduktion, Chemie oder Zement erzeugen kontinuierlich Prozesswärme, die heute größtenteils ungenutzt abgeführt wird. Der IKTS-Stack kann diese Abwärme direkt in den Elektrolyseprozess einbinden.

In solchen Umgebungen sinkt der Stromverbrauch laut Fraunhofer IKTS um 20 bis 30 Prozent gegenüber konventionellen Elektrolyseverfahren. Das ist für die Wasserstoffwirtschaft erheblich: Elektrizität macht bei der Produktion von grünem Wasserstoff rund 60 bis 70 Prozent der Gesamtkosten aus. Grüner Wasserstoff kostet in Europa derzeit 4,50 bis 6 Euro pro Kilogramm, grauer Wasserstoff aus Erdgas rund 1,50 bis 2,50 Euro. Jeder Schritt in Richtung Kostenparität ist ein Argument dafür, den Umstieg auf grünen Wasserstoff in der Industrie schneller vollziehen zu können.

Vom Labor zur Pilotanlage: Was Arnstadt zeigt

Den Beweis, dass die Technologie nicht im Labor bleibt, liefert Arnstadt in Thüringen. Am 27. Mai 2025 eröffneten Fraunhofer IKTS und thyssenkrupp nucera dort die erste halbautomatische SOEC-Pilotfertigungsanlage für Elektrolysestacks. Die Anlage entstand in 14 Monaten nach Unterzeichnung der strategischen Kooperation im März 2024. In der Startphase produziert sie Stacks mit einer Gesamtkapazität von acht Megawatt pro Jahr.

thyssenkrupp nucera ist kein beliebiger Industriepartner: Das Unternehmen ist Weltmarktführer in der industriellen Chlor-Alkali-Elektrolyse und hat Erfahrung mit dem Bau von Elektrolyseanlagen im Gigawattmaßstab. Genau diese Fertigungserfahrung fehlt SOEC-Technologien bisher. Der Unterschied zwischen einem Laborergebnis und einer Fabrik, die tausende Stacks kostengünstig fertigt, ist beträchtlich. Mit thyssenkrupp nucera als Partner hat das Dresdner Team einen Weg in die industrielle Produktion, den andere Forschungsgruppen erst noch suchen.

Was für den Sprung auf Gigawattmaßstab noch fehlt

Die Pilotanlage in Arnstadt macht acht Megawatt pro Jahr. Um den Industriemaßstab zu erreichen, den Deutschland und die EU für ihre Wasserstoffstrategien benötigen, wären Hunderte von Megawatt Fertigungskapazität jährlich nötig, perspektivisch Gigawatt. Das ist das erklärte Ziel beider Partner.

Drei Hürden stehen dabei im Weg. Erstens die Fertigungskosten: Keramische Hochtemperaturstacks sind aufwändiger herzustellen als Polymermembranen in PEM-Elektrolyseuren. Zweitens die Materialversorgung: Bestimmte Komponenten der Stacks erfordern Spezialmaterialien, deren Lieferketten noch nicht auf industrielle Volumen ausgelegt sind. Drittens die Lebensdauer: Keramiken, die über Tausende von Betriebsstunden bei 850 Grad eingesetzt werden, unterliegen Materialermüdungen, die sich im Laborbetrieb anders verhalten als in Dauerbetrieb unter Industriebedingungen.

Der Fraunhofer-Preis ist keine Markteinführung. Er dokumentiert, dass eine Technologie, an der seit über 20 Jahren geforscht wird, den Reifegrad erreicht hat, um ernsthaft in die Serienproduktion einzutreten. Ob das gelingt, wird sich in den nächsten Jahren in Arnstadt zeigen. Für die deutsche Wasserstoffstrategie, die bis 2030 zehn Gigawatt Elektrolysekapazität anstrebt, kommt die Pilotanlage keinen Tag zu früh.