Konsortium will H2-Drucktanks umweltfreundlicher herstellen

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) erforscht in einem Gemeinschaftsprojekt, wie sich Wasserstoff-Drucktanks klimaschonender produzieren und über eine längere Lebensdauer als bisher nutzen lassen – bei sogar größerer technischer Sicherheit.

Egal ob Lkw, Bus, Zug, Containerschiff oder Flugzeug: Muss an Bord Wasserstoff für eine Brennstoffzelle gespeichert werden, erfolgt das in aller Regel über einen oder mehrere Drucktanks. Wasserstoff-Druckbehältern kommt also eine zentrale Rolle bei der Dekarbonisierung vor allem schwerer Vehikel zu.

Doch derzeit ist – ähnlich wie bei der Batteriezelle – die Produktion noch mit einem großen CO2-Fußabruck belastet. Die Wasserstoff-Drucktanks bestehen meist aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) und deren Herstellung ist sehr energieintensiv. Für die Produktion eines CFK-Drucktanks der neuesten Generation werden laut der Mitteilung der BAM bis zu 2,5 Tonnen CO2 freigesetzt. Die Rede ist von einem Druckspeicher – nicht einem ganzen System, das je nach Fahrzeug aus mehreren Einzeltanks bestehen kann.

Genau hier setzt das Konsortium rund um die RWTH Aachen unter Beteiligung der BAM an: Zum einen soll der kostenintensive Leichtbau-Werkstoff CFK effizienter als bisher eingesetzt werden. „Aktuell werden die Behälter, die im Betrieb einem Druck von bis über 700 bar standhalten müssen, aus Sicherheitsgründen besonders konservativ ausgelegt, d.h. es wird sehr viel Material verwendet“, erklärt Eric Duffner, Experte für die Speicher, der die Projektbeteiligung der BAM verantwortet. „Unsere langjährigen Untersuchungen deuten jedoch darauf hin, dass das Material sparsamer eingesetzt werden kann.“

Durch eine konsequente digitale Prozessüberwachung bei der Herstellung soll erreicht werden, dass die Speicher effizienter, also nur mit so viel CFK-Material wie erforderlich hergestellt werden. „Wir gehen im Projekt davon aus, dass sich durch eine Optimierung der Herstellung rund 20 Prozent des Materials einsparen und gleichzeitig sogar sicherere Speicher als bisher produzieren lassen“, so Duffner.

Zum anderen soll die Nutzungsdauer der Speicher verlängert werden – der CO2-Fußabdruck der Produktion würde also weniger stark ins Gewicht fallen, wenn ein einmal hergestellter Speicher länger genutzt werden kann und kein Ersatz mit erneuten CO2-Emissionen hergestellt werden muss. „Auch hier deuten unsere umfangreichen Untersuchungen zu mechanischen und thermischen Belastungen darauf hin, dass die Speicher viel länger als bisher in Betrieb bleiben könnten“, erklärt Duffner laut der Mitteilung der BAM.

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung bringt in das Projekt unter anderem ihre Erkenntnisse aus zerstörungsfreien Prüfverfahren ein. So sollen die „aktuellen Sicherheitsbewertungen und Annahmen zur Lebensdauer auf eine bessere empirische Grundlage“ gestellt werden, heißt es in der Mitteilung. Angestrebt werde eine Nutzungsdauer von zehn Jahren oder länger. Später sollen die wissenschaftlichen Ergebnisse des Projekts in die Normen und Gesetze zu Wasserstoff-Druckspeichern eingehen.
bam.de