Fraunhofer Hydrogen LabsEin Kernelement des Wasserstoff-Forschungsportfolios des Fraunhofer IWES bildet die Vernetzung der einzelnen Forschungsfelder, was durch zahlreiche Modellierungsmethoden und simulative Analysen unterstützt wird. Außerdem herrscht ein kontinuierlicher Informationsfluss zwischen den einzelnen Themengebieten, von der Mikrostrukturanalyse, den Hydrogen Labs, bis hin zur Leistungselektronik. Die Modellierungen bieten eine Grundlage für Optimierungen und Regelungen sowie die Weiterentwicklung von Regelungskonzepten.
Durch die Zusammenarbeit mit den vielseitigen Testständen, lassen sich die Modelle validieren und in die Anwendung bringen. Dabei deckt das Fraunhofer IWES einen umfangreichen Forschungsbereich von der Simulation der elektrochemischen Vorgänge in den Elektrolysezellen bis hin zur Integration der Gesamtanlage in das Energiesystem ab.
Zur Beantwortung von Forschungsfragen in den unterschiedlichen Bereichen werden problembezogene Modelle unterschiedlicher Genauigkeit und in unterschiedlichen zeitlichen Auflösungen herangezogen. Die betrachtete Dimension kann sich im winzig Kleinen wiederfinden, etwa bei der Untersuchung von Mikrostrukturen, aber auch bis hin zu sehr großen Domänen zum Abbilden von Wetterphänomenen reichen, die über Windräder und das Stromnetz auf den Elektrolyseur wirken. Die Zeitskala kann sehr lange Zeiträume umfassen, etwa um Degradation oder den Betrieb bei veränderlichen Wind- und Stromgestehungsbedingungen abzubilden. Die Simulationen gehen aber auch bis hin zu einer Auflösung in Millisekunden, etwa um die Interaktion des Elektrolyseurs mit dem Stromnetz abzubilden.
Außerdem werden fortlaufend weitere Kompetenzen, wie zum Beispiel bezüglich der strömungsmechanischen Beschreibung von Fluiden innerhalb des Elektrolyseurs, aufgebaut. Durch die verschiedenen Modellierungsebenen soll das globale Ziel der nachhaltigen und profitablen Etablierung von Wasserstoff im Energiesystem, besonders in Verbindung mit Windenergie, unterstützt werden.