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H2Pioneer-Pave the way for green hydrogen for early adopters in the light industry

Hochreiner, grüner Wasserstoff für die Halbleiterindustrie.

Im Projekt H2Pioneer wird erstmals vor Ort produzierter grüner Wasserstoff für die Halbleiterindustrie eingesetzt. Der Transport von grauem, flüssigem Wasserstoff durch LKW aus DE oder NL fällt weg. Zusätzlich werden Möglichkeiten zu einer Weiterverwendung des Wasserstoffs in einem „green hydrogen cycle“ geprüft.

Ausgangssituation

Wasserstoff wird in der Halbleiterfertigung von Infineon Villach als Trägergas für Silizium-Precursoren wie Trichlorsilan in der Abscheidung epitaktischer Siliziumschichten verwendet. Nach dem Fertigungsprozess wird Wasserstoff unverbraucht und verdünnt an die Atmosphäre abgegeben. Hohe Reinheitsanforderungen (8.0 entsprechen 99,999999 Vol.-%) an den eingesetzten Wasserstoff, gepaart mit hohem Verbrauch, stellen große Herausforderungen an Qualitätssicherung, Versorgungssysteme und Logistik dar. Bisher erfolgt die Versorgung mit Flüssigwasserstoff, der aus fossilen Rohstoffen hergestellt und mittels LKW aus Leuna (DE) bzw. Rozenburg (NL) angeliefert wird. Europaweit existieren lediglich drei Bezugsquellen für verflüssigten Wasserstoff. Steigende Fertigungsvolumina sowie die Einführung neuer Halbleiterprodukte und Technologien führten in den letzten Jahren zu einem stark steigenden Wasserstoffbedarf bei Infineon und das bisherige Versorgungskonzept an sein Kapazitätslimit. Alternative und nachhaltigere Konzepte sind daher zu evaluieren.

Projektverlauf

Das übergeordnete Ziel von H2Pioneer ist es, eine Vor-Ort-Lösung für den in Zukunft steigenden Wasserstoffbedarf in der Halbleiterindustrie darzustellen.

Wasserstoff wird bei höchsten Reinheitsanforderungen, rund um die Uhr (24/7) in den ökonomischen und ökologischen Rahmenbedingungen einer „green industry“ direkt am Standort erzeugt. Der Innovationsgehalt ist einerseits durch die Umsetzung der PEM-Elektrolyse (Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyse) am Verwendungsort sowie der nachgeschalteten Aufreinigungsanlage zur Realisierung höchster Reinheitsanforderungen gegeben. Andererseits besteht der wesentliche Innovationsgehalt in der Konzeptionierung und Bewertung der Verwertungszweige von Rückführung oder energetischer Nutzung des aktuell nicht genutzten Wasserstoffabgases im „green hydrogen cycle“.

Meilensteine

  1. Anforderungsanalyse, KPIs und Use Cases erstellt
  2. Simulationsmodell erstellt
  3. Top-Level-Design erstellt
  4. Basic Engineering abgeschlossen
  5. Behördengenehmigung erhalten
  6. Grüne Wasserstofferzeugung in Betrieb
  7. Optimierungspotential identifiziert
  8. Optimierung erreicht
  9. Erfolgreiche Demonstration
  10. Roll-Out-Szenarien definiert

"Den bisher verwendeten grauen Wasserstoff können wir zukünftig durch am Standort erzeugten grünen Wasserstoff ersetzen. Damit schaffen wir gemeinsam mit unseren Industriepartnern eine nachhaltige und CO2-neutrale Lösung für einen Fertigungsprozess in der Halbleiterindustrie."

- ZITAT Dieter Kolhanek -

Ergebnisse

In H2Pioneer wird eine Demonstrationsanlage zur Erzeugung von hochreinem Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen mittels PEM-Elektrolyse vor Ort bei Infineon umgesetzt.

Neben der Sicherstellung höchster Reinheitsanforderungen von 8.0 soll die Versorgungssicherheit erhöht werden. Ein Anlagenkonzept für die Verwertung des bis dato an die Atmosphäre abgegebene Wasserstoffs wird erarbeitet. Dabei werden sowohl die Rezyklierung in den Wasserstoffversorgungspfad, als auch die energetische Nutzung des Wasserstoffs betrachtet. Dadurch wird ein wesentlicher Beitrag zur Effizienzsteigerung der Wasserstoffproduktion und -verwertung sowie zur Etablierung der „green industry“ und Sektorkopplung im Rahmen der Projektziele von WIVA P&G geleistet.

Steckbrief

Projektnummer

868807

Koordinator

VERBUND Solutions GmbH

Partner

Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz
HyCentA Research GmbH
Infineon Technologies Austria AG
WIVA P&G

Schlagwörter

Grüner Wasserstoff, Elektrolyse, Halbleiterindustrie, Hohe Gasreinheit

Projektleitung

Dieter Kolhanek, dieter.kolhanek@verbund.com

Dauer

01/10/2018 - 31/12/2020

Budget

772,193€