Die AZL Aachen GmbH hat in einem einjährigen Forschungsprojekt zusammen mit 25 Industriepartnern neue Methoden zur Effizienzsteigerung von Hochdruck-Wasserstofftanks entwickelt. Die Ingenieure konzentrierten sich auf die Optimierung der Wasserstofftransport- und -speichertechnologien. Die Forschungsergebnisse deuten auf signifikante Verbesserungen hin: Es könnte möglich sein, die Effizienz des Verhältnisses von Wasserstoffgewicht zu Tankgewicht von den momentan üblichen 6-7% auf über 11% zu erhöhen.

Das Projekt „Trends & Design Factors for Hydrogen Pressure Vessels” analysierte verschiedene Aspekte der Druckbehälterentwicklung – von Materialien über Konstruktion bis hin zu Fertigungstechnologien.

„Unser Expertenteam entwickelte CAE-Modelle für zwölf verschiedene Layouts eines zwei Meter langen 350-Liter-Druckbehälters vom Typ IV”, erklärt Warden Schijve, Design Leader bei AZL.

Die Modelle berücksichtigten dabei verschiedene Harz- und Fasertypen und unterschiedliche Konstruktionsvarianten für Anwendungen mit 700 bzw. 350 bar Druck. Besonderes Augenmerk lag auf der Kombination von Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Das Projektteam untersuchte, wie sich Gewicht und Kosten der Behälter ohne Abstriche bei den Sicherheitsstandards reduzieren lassen. Dabei wurden auch hybride Faserkombinationen und innovative Verstärkungstechnologien getestet.

Industrie zeigt großes Interesse

Die Projektergebnisse stoßen in der Industrie bereits auf großes Interesse.

„Die gewonnenen Erkenntnisse bieten eine starke Grundlage, um mit neuen Technologien die Anforderungen der Wasserstoffwirtschaft zu erfüllen”, so Celal Beysel, Vorstandsvorsitzender der türkischen Floteks Plastik San. Tic. A.Ş.

Das Unternehmen reagiert auf die vielversprechenden Marktaussichten mit der Gründung einer neuen Firma: Pressura soll sich auf die Produktion von Typ IV-Druckbehälter für Busse und Lkw konzentrieren.

Wasserstofftanks als Schlüsselelement der H2-Wirtschaft

Faserverstärkte Druckbehälter spielen eine zentrale Rolle in der Wasserstoffwirtschaft, da sie aktuell das meistgenutzte Speichermedium für mobile Einsätze in Fahrzeugen sowie für stationäre Speicherlösungen sind. Die Reduktion von Gewicht und Kosten dieser Behälter ist entscheidend für die Ausweitung der Nutzung von Wasserstofftechnologien. Deshalb widmen sich zahlreiche Firmen der Forschung in diesem Bereich, darunter auch die in der Schweiz ansässige EDAG Group.

Konventionelle Drucktanks erreichen typischerweise einen volumetrischen Wasserstoffgehalt von 40-45 g/L bei 700 bar Betriebsdruck. Die Produktionskosten hängen dabei maßgeblich von den verwendeten Carbonfasern ab, die etwa 60-70% der Materialkosten ausmachen. Neben dem Gewicht der Tanks selbst ist auch der Energieaufwand bei der Wasserstoffkompression wichtig für die Gesamteffizienz. Etwa 10-15% des Energieinhalts des gespeicherten Wasserstoffs wird für die Kompression benötigt.