„NICOLHy“: Forschungsprojekt zu extrem großen LH2-Tanks
Der BAM und den Projektpartnern geht es dabei nicht unbedingt um Wasserstofftanks in Brennstoffzellenfahrzeugen für die Straße, sondern um den Langstreckentransport von flüssigem Wasserstoff – etwa wenn er per Schiff von den Erzeugungsländern nach Europa gebracht werden soll.
Die Ausgangslage ist klar: Flüssigwasserstoff (LH2) wird bei minus 253 Grad Celsius transportiert und gelagert, kommt damit aber auf eine deutlich höhere Energiedichte als Wasserstoff, der gasförmig unter hohem Druck gespeichert wird. Sprich: Es geht mehr in den Tank rein. Aber aufgrund der extrem niedrigen Temperatur kommt der Wärmeisolierung eine besondere Bedeutung zu.
„Bisher sind die großen LH2-Speicher ähnlich wie die kleinen Tanks für Flüssigerdgas konstruiert: Sie besitzen eine Kugelform, um dem Druck besser standzuhalten und Speicherverluste zu minimieren. Außerdem verfügen sie über eine kompliziert herzustellende Doppelwand, die der thermischen Isolation dient“, schreibt die BAM in der Mitteilung. „Die Kugelspeicher weisen jedoch mehrere Nachteile auf, die sie für einen großflächigen Einsatz in der Wasserstoffwirtschaft ungeeignet machen.“
Zwei Zentimeter Isolation statt mehrere Meter
Dazu zählt die Bundesanstalt etwa das Fassungsvermögen, das mit der aktuellen Technologie auf etwa 5.000 Kubikmeter beschränkt sei. „Für Flüssigwasserstoff werden jedoch künftig sowohl auf Schiffen wie auch bei der stationären Speicherung Tanks mit mindestens dem zehnfachen bzw. vierzigfachen Volumen benötigt. Eine entsprechende Skalierung der Tanks ist aufwendig und mit technischen Risiken verbunden“, so die BAM. Und auch die Herstellungsdauer solcher Kugelspeicher sei mit über einem Jahr sehr lang, „da viele der Prozesse aufeinander aufbauen und daher sukzessive stattfinden müssen“. Zudem müsste bei Kugelspeichern in den benötigten Größen von 50.000-200.000 Kubikmetern die äußere Isolationsschicht aus Polyurethan mehrere Meter dick sein.
Der Ansatz des „NICOLHy“-Konsortiums betrifft unter anderem das Prinzip der VIP-Wärmeisolierung (VIP = Vacuum Isolation Panel, deutsch: Vakuum-Isolationspaneel). Dabei wird der Kälteverlust bzw. Wärmeeintrag durch eine Doppelwand mit einem Vakuum sowie einem Füllmaterial aus einem hochporösen Pulver minimiert. In der Gebäudedämmung wird das Prinzip schon angewendet, bei der Wasserstoffspeicherung noch nicht – das soll nun erprobt werden.
Statt einer mehrere Meter dicken Polyurethan-Isolation wäre eine entsprechende VIP-Isolierung nur rund zwei Zentimeter dick, so die BAM. Zudem können die Tanks rechteckig konstruiert werden und so der Bauraum an Bord eines Transportschiffes viel besser ausgenutzt werden als bei mehreren Kugel-Tanks.
„Erste Ergebnisse zeigen, dass das VIP-Isolationsprinzip erfolgreich für die Speicherung von Flüssigwasserstoff genutzt werden kann“, erklärt Robert Eberwein, Experte für Gefahrguttanks an der BAM, der das EU-Projekt koordiniert. „Insgesamt lassen sich das Fassungsvermögen gegenüber Kugelspeichern so fast verdoppeln, die Herstellungskosten um 80 Prozent senken bei gleichzeitig steigender Energieeffizienz und Sicherheit. Im Projekt werden wir Aspekte wie Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit weiter erforschen. Die modulare Speichertechnik könnte die Etablierung von Flüssigwasserstoff in der deutschen und europäischen Energiewirtschaft deutlich beschleunigen.“
Beteiligt an dem Projektkonsortium sind neben der BAM die Universität Bologna, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, die Norwegische Universität für Naturwissenschaften und Technologie und die Nationale Technische Universität Athen.
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