Die Sicherheit und Zuverlässigkeit von wasserstoffexponierten Werkstoffen
und Komponenten sind wesentliche Voraussetzungen bei der Etablierung von
Wasserstoff als zukünftige regenerative Energieträger oder -speicher. Die
Steigerung der Akzeptanz von Wasserstoff durch hohe Zuverlässigkeit und
Sicherheit von wasserstoffführenden Komponenten sind hierbei zentrale
Herausforderungen für die emissionsfreie Mobilität sowie die
Versorgungsinfrastruktur. Gleichzeitig spielt die Kreislauffähigkeit der
verwendeten Materialien bei der Rohstoff- und Ressourcensicherung eine
zentrale Rolle. Aktuelle Konzepte zeigt das Fraunhofer-Leistungzentrum
GreenMat4H2 am Hessischen Gemeinschaftsstand, Halle 13, C36.

Zuverlässigkeit und Betriebsfestigkeit von mit Wasserstoff beaufschlagten
Systemen

Auf der Hannover Messe zeigen Fraunhofer-Forschende die neuesten
Entwicklungen zum Thema Monitoringsysteme für Wasserstofftanks. Diese
funktionieren  kostengünstig und langlebig nach dem Prinzip des Acoustic
Emission. Darüber hinaus werden Bewertungsmethoden und Prüfverfahren zur
Zuverlässigkeits- und Lebensdauerabschätzung von polymeren und
metallischen Materialien sowie ganzen Systemen, wie Brennstoffzellen, aus
der Wasserstoffwirtschaft vorgestellt. Im Fokus stehen dabei die
Nutzfahrzeuge, die eine Kombination aus Batterie und Brennstoffzelle zur
Energieversorgung mit sich führen. Die multiphysikalische Betrachtung
aller Schädigungseinflüsse bei mobilen Systemen ist dabei die Grundlage
der Zuverlässigkeitsmodellierung.

Kreislaufwirtschaft für Systeme und Komponenten der Wasserstoffwirtschaft

In Bezug auf das Themengebiet Kreislaufwirtschaft stellen die Fraunhofer-
Expertenteams ein nachhaltiges Verfahren zur Aufbereitung von
Brennstoffzellen vor. Der verifizierte Recyclingansatz aus mechanischer
Vorbehandlung und chemischen Trennverfahren ist in der Lage, hochwertige
Materialfraktionen, insbesondere aus wertvollen Katalysatormaterialien wie
die Metalle der Platingruppe von den anderen Werkstoffen, insbesondere von
Kunststoffen auf Fluorbasis zu trennen. Dadurch wird sichergestellt, dass
die Brennstoffzellentechnologie nicht nur in der Anwendung, sondern auch
in Betrachtung des gesamten Lebenszyklus nachhaltig und kosteneffizient
ist.

Leistungszentrum Green Materials for Hydrogen – GreenMat4H2

Das Leistungszentrum »GreenMat4H2« wird von der Fraunhofer-Einrichtung für
Materialkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS und dem Fraunhofer-
Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF geleitet. Im
Kontext Wasserstoff entwickelt das Fraunhofer LBF in enger Zusammenarbeit
mit dem Fraunhofer IWKS sowie mit Vertretern aus Forschung und Industrie
Methoden zur Beschreibung des Einflusses von Wasserstoff auf die
Lebensdauer von Werkstoffen, Bauteilen und Systemen. Entscheidend für die
Arbeiten im Leistungszentrum sind die unmittelbare Übertragung der
Forschungsergebnisse auf industrielle Anwendungen. Als zentrale
Anlaufstelle für die Wasserstoff-Wirtschaft im Rhein-Main-Gebiet und
überregional ist das Leistungszentrum das Bindeglied, um
Materialkreisläufe der Wasserstoffwirtschaft nachhaltig zu schließen.

Drei rotierende Bäume, mitten in einem vertikalen Garten: Die
Bundesgartenschau begrüßt ihre Besucher:innen mit einer Technik des
Hohenheimer Startups Visioverdis 2.0

Am Eingangstor der Bundesgartenschau wächst ein Garten aus der Wand. Darin
drei waagrechte Bäume, die sich um die eigene Achse drehen: GraviPlants.
Die Konstruktion wurde bereits vor der Eröffnung angebracht und wartet auf
die staunenden Blicke der Besucher:innen. Entwickelt wurde der vertikale
Garten von dem Startup Visioverdis 2.0, mit Unterstützung der Universität
Hohenheim in Stuttgart. Nun hat die Gründerin Alina Schick mit ihrem
Beratungsunternehmen pli verda die grüne Fassade für die Bundesgartenschau
entworfen. Neben dem optischen Effekt zeigt die Installation, wie Städte
auch auf wenig Fläche begrünt werden können – und damit nicht nur die Luft
verbessern, sondern auch als grüne Klimaanlage wirken.

Eine besondere Perspektive direkt am Eingangstor der Bundesgartenschau:
Auf etwa fünf mal zehn Meter wächst den Besucher:innen ein vertikaler
Garten entgegen. Die Fläche zeigt einen kleinen Ausschnitt des
Gartenschau-Geländes. Aus der Wand ragen drei etwa zwei Meter hohe,
rotierende Hochstämmchen, sogenannte GraviPlants.

Die surreale Installation stammt von Dr. Alina Schick. Sie entwickelte die
Hightech-Pflanzen und gründete das Startup Visioverdis an der Universität
Hohenheim. Die Philosophie dahinter: Ein modernes, attraktives Stadtbild
gestalten – und die Luftqualität verbessern.

„Horizontal wachsende Bäume, das ist ein toller Blickfang direkt am
Eingang der Bundesgartenschau“, freut sich Dr. Alina Schick. Die
GraviPlants sind nicht nur bei der Bundesgartenschau heiß begehrt – die
Systeme sind auch international gefragt. „Das Bedürfnis, Fassaden zu
begrünen, ist groß. Wir erhalten Anfragen von privaten Hausbesitzern
ebenso wie für öffentliche Bauprojekte im In- und Ausland“, so Schick.
Besonders für Großstädte bieten die GraviPlants neben dem optischen Effekt
ganz reale Vorteile für Luft und Klima.

Hightech-Pflanzen verbessern die Luft und wirken als grüne Klimaanlage

Die Bäumchen wachsen aus einem Hightech-Beet: In ihm stecken LAN-, Wasser-
und Stromleitungen, mit denen die Pflanzen verbunden sind. Sensoren messen
die Bodenfeuchte, gleichen sie mit Wetterdaten ab und steuern die
Bewässerung und die Rotation.

Die Technologie erlaubt es zudem, Fassaden in mehreren Schichten zu
begrünen. So sind sie wesentlich dicker als herkömmliche
Fassadenbegrünung. Der Vorteil: Sie spenden mehr Schatten und kühlen die
Fassade – mit deutlich weniger Energiekosten als Klimaanlagen.

Grüne Fassaden-Systeme entwickeln sich ständig weiter

Mittlerweile wachsen auch Wacholder, Kirschlorbeer oder Zierkirschen in
der waagerechten Variation. Aktuell vertreibt Visioverdis 2.0 bereits die
dritte Generation der GraviPlants. „Kleiner, leichter, leistungsstärker –
Visioverdis 2.0 sammelt ständig Erfahrungen und setzt diese direkt um“,
fasst Alina Schick zusammen.

Visioverdis 2.0 bietet zudem weitere Systeme an, um kleine Flächen oder
ganze Gebäude und urbane Räume zu begrünen. Alina Schick hat mittlerweile
die Beratungsfirma pli verda Beratung (Esperanto = grünere Beratung)
gegründet, die bei der Gestaltung und Umsetzung großer Begrünungsprojekte
unterstützt.

Uni Hohenheim lässt grüne Startups wachsen

Bei der Entwicklung der GraviPlants und der Gründung von Visioverdis wurde
Dr. Alina Schick durch die Gründungsförderung der Universität Hohenheim
unterstützt. „Dank dieser Beratung haben wir 2016 das erste Gründungs-
Stipendium durch das Exist-Programm des Bundes bekommen“, berichtet Dr.
Schick. Die Visioverdis 2.0 ist aus der ursprünglich gegründeten
Visioverdis hervorgegangen und umfasst heute ein wesentlich größeres
Gründungsteam mit vielen Fachkompetenzen.

Das InnoGreenhouse der Universität Hohenheim unterstützt Studierende und
Wissenschaftler:innen dabei, die ihre Gründungsideen wachsen lassen. Das
von Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderte Projekt
bündelt die Gründungsaktivitäten an der Universität Hohenheim.

Rund drei Jahre lang hat das studentische Team Hybrid Engine Development
(HyEnD) der Universität Stuttgart seine Hybridrakete entwickelt, gefertigt
und getestet. Mitte April startet die Rakete nun vom schwedischen
Raketenstartplatz Esrange nahe Kiruna in Richtung Weltall. Wenn alles gut
geht, stellen die Studierenden dabei einen neuen Höhenweltrekord für
studentische Raketen auf.

7,80 Meter lang und rund 70 Kilogramm schwer ist die Hybridrakete.
Gefertigt haben sie rund 60 Studierende der Hochschulgruppe HyEnD der
Universität Stuttgart. „Es ist eine der leistungsstärksten und
fortschrittlichsten gebauten studentischen Hybridraketen der Welt“, sagt
Student Max Öchsle, Projektleiter von HyEnD. Damit haben die Studierenden
Großes vor: Sie wollen ihren eigenen Höhenrekord von 32 Kilometern für
studentische Hybridraketen, den sie 2016 aufgestellt haben, überbieten.

Und die Studierenden sind hoffnungsvoll, auch die Grenze zum Weltall in
100 Kilometern Höhe zu überschreiten. Neben dem Weltrekord für
Hybridraketen ist damit auch der Weltrekord für studentische Raketen im
Allgemeinen möglich. Der bisherige Rekord beträgt 103,6 Kilometer und
wurde vom Team der University of Southern California (USCRPL) im Jahr 2019
aufgestellt. „Der Weltrekord liegt für uns in Reichweite, wir könnten es
schaffen“, sagt Öchsle. Gleichzeitig weist der Luft- und Raumfahrtstudent
darauf hin, dass der Rekord von weiteren Faktoren wie zum Beispiel dem
Wetter abhängig ist.

Noch unklar ist derzeit, wann genau der Rekordversuch stattfinden soll.
Das Zeitfenster ist zwischen dem 14. und 25. April vorgesehen. Da der
Zeitplan kurzfristig geändert werden könnte, informiert HyEnD auf ihrer
Webseite regelmäßig über den aktuellen Stand:
https://hyend.de/index.php/category/n2orth-launch-campaign/ Geplant ist
zudem ein Livestream des Starts auf dem Youtube-Kanal der schwedischen
Raumfahrtbehörde SSC: https://www.youtube.com/@SwedishSpace In Schweden
vor Ort sind 16 Mitglieder der studentischen Gruppe, darunter auch der
25-jährige Projektleiter Öchsle: „Der Start der Rakete wird für mich ein
ganz besonderer Moment. In den letzten drei Jahren ist viel Herzblut von
jeder und jedem von uns in dieses Projekt geflossen. Vor dem Start wird es
sicherlich während des Countdowns nochmal spannend, wir sind aber
zuversichtlich, dass alles nach Plan ablaufen wird. Am meisten freue ich
mich natürlich auf den Moment, wenn die Rakete abhebt.“

Um sicherzugehen, haben die Studierenden vor Ort zwei baugleiche Raketen
dabei. Zum einen als Back-up, falls etwas bei den Startvorbereitungen
kaputtgeht. Zum anderen, weil die Rakete für ein Projekt von Studierenden
sehr ambitioniert ist. Für den Erstflug einer ungetesteten Rakete gelten
Beschränkungen hinsichtlich des Startwinkels und dadurch auch der
Flughöhe. Sofern der erste Flug gut läuft, hoffen die Studierenden beim
zweiten Start höher fliegen zu können.

Hybridtriebwerk liefert 1,5 Tonnen Schub

Die Rakete N2ORTH hat ein Hybridtriebwerk, das festen Brennstoff und
flüssiges Lachgas verwendet. Der Name N2ORTH spielt auf das Lachgas als
Oxidator an, dessen chemische Formel N2O ist, und den Startplatz im
Norden. Sie wurde nahezu vollständig aus Verbundwerkstoffen gebaut, um so
leicht wie möglich zu sein.

„Besonders stolz sind wir auf das selbst entwickelte Triebwerk, welches
mit seinem Schub von bis zu 1,5 Tonnen zu den stärksten und effizientesten
studentischen Triebwerken der Welt gehört. Eine weitere Besonderheit ist
der Fallschirm, denn der muss überschalltauglich sein. Da keine
kommerziellen Fallschirme für diese Anforderungen verfügbar sind, haben
wir ihn selber hergestellt“, sagt Öchsle. Aufgrund der hohen
Fluggeschwindigkeiten ist die Raketenhülle enormen Temperaturen
ausgesetzt. Daher wurden die Strukturteile mit einem selbst entwickelten
Hochtemperatur-Epoxidsystem laminiert. Zudem verfügt die Rakete über eine
Wärmeschutzschicht aus Kork. Die meisten der Komponenten haben die
Studierenden selbstständig in den Werkstätten der Universität Stuttgart
gefertigt.

Ermöglicht hat die Entwicklung der Rakete das vom Deutschen Zentrum für
Luft- und Raumfahrt (DLR) geförderte Studentische- Experimentalraketen-
Programm STERN. Das Projekt begann im Herbst 2019, der Start in Schweden
bildet nun den Abschluss. Angesiedelt ist das Projekt am Institut für
Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart. Die
Materialprüfungsanstalt stellt Werkstätten und Räume zur Verfügung. Zudem
unterstützen zahlreiche weitere Institute die Studierenden bei ihrem
Vorhaben.

In etlichen Museumssammlungen des globalen Nordens haben
Objekte überdauert, die in den Regionen ihrer Herkunft aufgrund
systematischer Entnahme kaum noch zu finden sind. Im Landesmuseum Natur
und Mensch Oldenburg wird nun ein solcher Bestand – die sogenannte
Sammlung Kuprejanov – im Rahmen eines zweijährigen Forschungsprojekts
erschlossen und digitalisiert. Das Museum sucht hierfür auch den Kontakt
mit den Herkunftsgesellschaften der Objekte. Die Sammlung kam bereits in
den Jahren 1843/44 zu Zeiten des russischen Zarenreichs in das Oldenburger
Museum. Sie umfasst rund 140 ethnologische und naturkundliche Objekte aus
dem heutigen Alaska und angrenzenden Kanada.

Möglich wird die Bearbeitung der Sammlung durch die Förderung im Programm
„Pro*Niedersachsen – Kulturelles Erbe“ des Niedersächsischen Ministeriums
für Wissenschaft und Kultur.

„Die Sammlung Kuprejanov ist das Herzstück unseres ethnologischen
Bestandes. Ist sie digital verfügbar, sind die Objekte endlich breit
recherchierbar und nutzbar. Wir wollen, dass die Angehörigen der First
Nations von der Existenz ihres kulturellen Erbes in unserem Museum
erfahren können. Und auch für die weitere Beforschung dieser besonderen
Sammlung ist dieser Schritt essenziell. Mithilfe des Förderprogramms wird
das nun möglich“, sagt die projektverantwortliche Wissenschaftlerin, Dr.
Ivonne Kaiser.

Das Projekt „Russisch-Amerika in Oldenburg – Provenienzforschung und
Digitalisierung der Sammlung Kuprejanov im Landesmuseum Natur und Mensch
Oldenburg“ hat im Februar begonnen. Im Förderzeitraum von zwei Jahren wird
Dr. Ivonne Kaiser zu jedem Objekt Informationen ermitteln, zusammenführen
und in die Museumsdatenbank aufnehmen. Bereits jetzt hat sie Kontakt mit
Angehörigen der Herkunftsgesellschaften aufgenommen, damit auch originäres
Wissen zu den Objekten in die wissenschaftliche Bearbeitung einfließen
kann. Mit Abschluss des Projekts will das Landesmuseum Natur und Mensch
Oldenburg die Daten zur Kuprejanov-Sammlung digital veröffentlichen.

Die Sammlung Kuprejanov

Bis auf wenige Einzelstücke, die bereits in Sonderausstellungen zu sehen
waren, ist die Sammlung kaum erschlossen. Die Objekte stammen aus frühen
kolonialen Zusammenhängen und weisen Techniken, Farbmuster und Materialien
auf, die es heute in den Herkunftsgebieten so nicht mehr gibt. Das macht
die Sammlung umso wichtiger für die Nachkommen der Hersteller:innen der
Objekte und für die Wissenschaft.

Die genauen Erwerbsumstände der Sammlung sind ungeklärt. Bekannt ist, dass
die ethnologischen und naturkundlichen Exponate von Ivan Antonovich
Kuprejanov (1794-1857) erworben wurden. Kuprejanov war in den Jahren 1835
bis 1840 Gouverneur im heutigen Alaska, damals Russisch-Amerika. Erste
Station der Objekte nach Verlassen ihrer Herkunftsregionen an der
Nordwestküste Amerikas, war St. Petersburg. Der Weg ins Oldenburger Museum
wurde aufgrund der dynastischen Beziehungen des Hauses Oldenburg zum
russischen Zarenhof möglich. Wegen dieser Verbindung konnte der damalige
Museumsvorstand, Alexander von Rennenkampff, die Objekte für das
Großherzogliche „Naturalien-Cabinett“ erhalten. Sie kamen 1843/1844 ins
Haus und bilden den Grundstock der ethnologischen Sammlung des 1836
gegründeten Museums, dem heutigen Landesmuseum Natur und Mensch Oldenburg.