Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelt in einem Gemeinschaftsprojekt klimafreundlichere Wasserstoff-Druckbehälter. Ihnen kommt bei der Energiewende eine Schlüsselrolle zu: Sie dienen als „Treibstofftanks“ in LKWs, Bussen, Zügen, Containerschiffen und Flugzeugen sowie als Wasserstoff-Transport- und Speicherbehälter in zahlreichen Anwendungsprojekten. Ihre konventionelle Herstellung emittiert jedoch große Mengen CO₂.
Grund für den großen CO₂-Fußabdruck der Speicher ist deren Material: Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK). Bis zu 2,5 t CO₂ werden nach Angaben der BAM bei der Produktion des für einen Behälter notwendigen Kunststoffes freigesetzt.
Ein neues Projekt will diese CO₂-Bilanz verbessern. Koordiniert wird es von der RWTH Aachen; beteiligt ist neben der BAM eine Vielzahl von Speicher-Herstellern. Die Projektgruppe setzt an zwei Stellen an: Erstens 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.“
Digitalisierte Herstellung und längere Lebensdauer
Dank einer digitalen Prozessüberwachung bei der Herstellung sollen die Speicher mit nur 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.
Der zweite Ansatz zielt auf die Lebensdauer der Speicher.
„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 der Speicher-Experte der BAM.
Aus einer Pressemitteilung der BAM geht hervor, dass sie ihre Erkenntnisse aus zerstörungsfreien Prüfverfahren in das Projekt einfließen lassen will. So sollen aktuelle Sicherheitsbewertungen und Annahmen zur Lebensdauer auf eine bessere empirische Grundlage gestellt werden.
Ohne Druckbehälter geht es (vorerst) nicht
Die Ergebnisse des Projekts sollen abschließend in die Normen und Gesetze zu Wasserstoff-Druckspeichern eingehen. Gefördert wird das Gesamtvorhaben durch das Technologietransfer-Programm Leichtbau des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz.
Hintergrund des Behälter-Projekts ist die nach Einschätzung vieler Expert:innen steigende Nachfrage im Zuge des Wasserstoffhochlaufs: Bis zum Aufbau eines Wasserstoffnetzes dürfte der Energieträger vorzugsweise in Druckbehältern per LKW zu Abenehmern transportiert werden, seien es Wasserstofftankstellen oder andere Abnehmer.
(Quelle: BAM/2023)
