KIT bricht NASA-Rekord mit Wasserstoffturbine

Wasserstoff gilt seit Jahren als Schlüssel für die Energiewende, aber die Kosten für die Umwandlung in Strom waren bisher zu hoch. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie haben jetzt eine Turbine entwickelt, die ohne den energieintensiven Kompressor auskommt. Der Betriebsdauerrekord der NASA wurde dabei um mehr als 20 Prozent übertroffen. Ab dem 20. April stellen die Forscher die Anlage auf der Hannover Messe vor.

Was der Kompressorwegfall bedeutet

In herkömmlichen Gasturbinen verschlingt der Kompressor einen erheblichen Teil der erzeugten Energie. Er presst die Luft zusammen, bevor sie in der Brennkammer mit Wasserstoff reagiert. Das KIT-Team ersetzt diesen Schritt durch Druckgewinnverbrennung: Im Brennraum erzeugen Detonationswellen durch eine fluiddynamische Instabilität den nötigen Druck. Keine beweglichen Teile, kein Kompressorantrieb. Das spart Energie und macht die Turbine leichter und robuster.

Die praktische Konsequenz: Aus der gleichen Menge Wasserstoff lässt sich mehr Strom gewinnen. Die höhere Effizienz verbessert die Wirtschaftlichkeit von Wasserstoffkraftwerken deutlich, was bisher eines der zentralen Hindernisse für den breiten Einsatz dieser Technologie war.

303 Sekunden gegen 250 Sekunden

Den Beweis lieferte ein Praxistest: Die KIT-Anlage lief 303 Sekunden stabil. Der bisherige Weltrekord stammte von der NASA, die 2023 bei Experimenten mit einem Raketenantrieb für Weltraummissionen 250 Sekunden erreicht hatte. Das KIT-Team übertraf diesen Wert um mehr als 20 Prozent. Parallel zur Rekordlaufzeit gelang erstmals auch die Stromerzeugung mit einer kompressorlosen Wasserstoffturbine überhaupt. Beides zusammen ist ein Novum in der Energietechnik.

Jahrelang hatten die Forscher daran gearbeitet, die Detonationswellen kontrolliert zu halten. Eine unkontrollierte Detonation beschädigt die Anlage und lässt sich nicht nutzen. Der Schlüssel lag in der genauen Abstimmung von Strömungen, Druckwellen und Wirbelstrukturen im Brennraum. Dass das nun für mehr als fünf Minuten funktioniert, zeigt die technische Reife des Ansatzes.

Um das Ergebnis einzuordnen: Druckgewinnverbrennung ist kein neues Konzept. Die Grundidee existiert seit Jahrzehnten, scheiterte in der Praxis aber immer wieder daran, dass die Detonationswellen nicht stabil gehalten werden konnten. Früheren Experimenten gelang es zwar, kurze Pulse zu erzeugen, aber keiner Gruppe war es bislang gelungen, die Reaktion über mehrere Minuten kontrolliert laufen zu lassen und dabei Strom abzugreifen. Das KIT hat genau das geschafft.

Hannover Messe und nächste Anwendungen

Vom 20. bis 24. April 2026 stellt das KIT die Turbine auf der Hannover Messe in Halle 11, Stand B06 aus. Die Messe gilt als wichtigste Industrieschau Deutschlands und zieht jährlich rund 130.000 Fachbesucher an. Die Präsentation fällt in eine Phase, in der Deutschland und die EU massiv in Wasserstoffinfrastruktur investieren und konkrete Technologien suchen.

Das KIT-Team sieht erste kommerzielle Anwendungen in dezentralen Kraftwerken, die Überschussstrom aus erneuerbaren Quellen in Wasserstoff speichern und bei Bedarf wieder verstromen. Langfristig könnten auch Flugzeuge von der Technologie profitieren: Eine leichtere kompressorlose Turbine würde das Gewicht von Wasserstoffantrieben für die Luftfahrt erheblich reduzieren.

International forschen auch Teams in den USA, Japan und Frankreich an ähnlichen Ansätzen. Der NASA-Rekord, den das KIT gebrochen hat, war 2023 im Rahmen eines Raumfahrtprogramms entstanden, also unter anderen Rahmenbedingungen als eine Erdanwendung. Das KIT-Ergebnis ist die erste erfolgreiche Demonstration für terrestrische Stromerzeugung. Das macht es für die Energiewirtschaft relevanter als frühere akademische Laborwerte.

Deutschland und die Wasserstoffstrategie

Das KIT-Ergebnis kommt zu einem Zeitpunkt, an dem die Bundesregierung ihre Wasserstoffstrategie konkret umsetzt. Geplant ist der Aufbau eines Wasserstoffkernnetzes von 9.700 Kilometern Länge bis 2032. Bisher fehlen jedoch viele Technologien, um Wasserstoff wirtschaftlich in Strom umzuwandeln. Die KIT-Turbine schließt genau diese Lücke, zumindest auf dem Weg zur Serienreife.

Für Privatverbraucher bleibt die Technologie vorerst abstrakt. Relevant wird sie, wenn Energieversorger beginnen, dezentrale Wasserstoffkraftwerke zu planen. Das KIT-Ergebnis ist dafür ein wichtiger Schritt: Es zeigt, dass die Grundprinzipien im Labor funktionieren. Der nächste Schritt ist eine Pilotanlage im Megawattbereich. Ob und wann das kommt, hängt auch davon ab, welche Fördermittel im Rahmen des deutschen Wasserstoffkernnetzes für solche Demonstrationsprojekte bereitgestellt werden.

Für Energieversorger, die heute in Speicherlösungen investieren, ist das KIT-Ergebnis ein wichtiges Signal: Eine technologisch ausgereifte, kompressorlose Wasserstoffturbine könnte den wirtschaftlichen Betrieb von saisonalen Wasserstoffspeichern ermöglichen, also die Speicherung von Sommerstrom aus Wind und Solar für den Winter.