未來，私人使用者將能夠採用小型風力渦輪機生產他們所需要的氫氣——基於這一想法，弗勞恩霍夫應用聚合物研究所IAP和勃蘭登堡工業大學的輕量化結構專家們，以及一家工業領域的合作伙伴，正在為此開發所需要的關鍵技術：小型高效的轉子和安全的儲氫罐。

適合弱風的新型轉子和內嵌安全感測器的儲氫罐，使得在風力微弱的地區為私人使用者提供小型風力渦輪機成為可能

根據德國環境署的資料，目前私人住戶的能源消耗約佔德國能源消耗總量的1/4，這些能源有一半來自天然氣和原油。考慮到日益加劇的氣候變化，這一統計資料令人震驚。

提及當前的形勢，德國勃蘭登堡工業大學的輕量化結構專家及弗勞恩霍夫應用聚合物研究所（IAP）的“聚合物材料與複合材料PYCO”研究專案負責人Holger Seidlitz教授強調說，從可再生能源中獲得氫氣並將其作為未來的能源載體具有更大的潛力。為此，他與團隊一道，透過與一家中等規模的企業合作，對氫的未來採取了雙管齊下的策略：

首先，致力於尋找製造氫氣所需的能源。為實現這一目標，他們的合作伙伴公司正在開發一種小型高效的風力發電裝置；

其次，其團隊正忙於研究如何儲存這些有價值的氣體。為此，他們正在採用纖維增強複合材料來製造一種新型儲氫罐。

用風力渦輪機生產氫氣

Holger Seidlitz解釋說：“我們的目的是設計一個足夠小的風力渦輪機，以便私人住戶能夠在他們的花園裡安裝這樣的系統。氫氣將在一個小型電解槽中就地產生，然後被儲存到氫氣罐中，用於驅動房屋內的燃料電池，以便同時生成熱量和電能。未來，氫動力汽車的擁有者在家就能為他們的汽車充氣。要實現這一概念，最關鍵的是，要將整個系統設計得非常小巧且極為高效。”

從風力渦輪機開始，這些輕量化結構的專家們設計了一種新的螺旋槳，即使在風力微弱的情況下也能啟動。

弗勞恩霍夫IAP負責監督該專案的機械工程師Marcello Ambrosio解釋說：“德國盧薩蒂亞地區的風力要比德國北部的風力弱得多，因此，我們設計了適應這些風力條件的轉子葉片，與傳統的小型風力渦輪機相比，它們的尺寸減小了大約30%。”

為此，Fraunhofer IAP 還購買了一臺工業化的3D印表機，能夠製造出兩米乘兩米的部件。利用這項技術，Marcello Ambrosio與其同事們剛剛製成了一個塑膠模具，以便採用纖維增強複合材料來製造適合弱風的轉子。作為同樣從事輕量化結構的專業公司，EAB Gebäudetechnik Luckau公司為他們提供了幫助。

輕便靈活的轉子

纖維增強複合材料是透過將纖維條精確地嵌入到模具中被製成的，然後用樹脂或其他的合成材料浸潤，固化後即形成部件。通常情況下，纖維條的放入是由人工完成的，但在弗勞恩霍夫IAP，這項工作由一臺現代化的自動纖維鋪放機完成，它將增強纖維精確地放入模具中要求的位置上。與人工鋪放相比，機器鋪放減少了重疊，因而極大地減小了尺寸。

雖然是為了在弱風情況下提高效率而設計的，但這些轉子也能抵禦強風。轉子葉片的設計使其在暴風雨中可以彎曲，在風中可以旋轉，這樣，渦輪機就會自動減慢旋轉速度，避免任何損傷，從而取消了對複雜控制技術和複雜機械裝置的需求。在接下來的幾個月裡，這些轉子將在戶外進行測試。

內建安全感測器的儲氫罐

儲氫罐的製造也涉及到採用輕量化的結構技術。通常，適合工業應用的傳統儲氫罐一般由兩個耐壓的鋼容器組成，而針對成千上萬的私人使用者使用，需要採用碳纖維增強複合材料，以明顯更少的材料用量來製造輕量化的儲氫罐， 這樣才便於操作，並能提供一些特殊優勢，尤其是針對汽車的應用。

最重要的是，它們還必須非常安全。這是因為，氫氣可能會與大氣中的氧氣形成爆炸性的混合物，因此不允許有任何洩漏。為此，Lusatia 團隊提出了一個有趣的解決方案。他們將碳纖維條纏繞到圓柱體上，用合成樹脂浸漬，然後固化，形成儲氫罐。由此製成的儲氫罐可以承受數百巴的壓力。

為了檢測洩漏情況，他們還將感測器整合到儲氫罐中。“我們目前使用的3D印表機能夠處理導電染料，我們把這些染料直接加到纖維增強複合材料中。” Marcello Ambrosio解釋說。

這些研究人員甚至可以將微小的電子元件整合到儲氫罐的壁中。這一預警系統是未來終端使用者安全使用的關鍵標準之一。