Druckspeicher für Wasserstoff mit besserer Klimabilanz

Als Treibstoff-Tanks spielen Wasserstoff-Druckbehälter eine Rolle in emissionsfreien Lkw, Bussen, Zügen, Containerschiffen und Flugzeugen. Auch bei Speicherung und Transport von Wasserstoff, etwa zu Tankstellen, sind sie im Einsatz. Sie bestehen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen, kurz CFK, die energieintensiv hergestellt werden. Laut der Berliner Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), entstehen bei der Produktion eines Druckspeichers der neuesten Generation aus CFK bis zu 2,5 Tonnen CO2. 

Ein neues Projekt unter der Koordination der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen zielt darauf, die CO2-Bilanz der Druckbehälter deutlich zu verbessern. Beteiligt sind die BAM und ungenannte Industriepartner. Das Projekt setzt an zwei Stellen an:

• Erstens soll der kostenintensive Leichtbau-Werkstoff CFK effizienter als bisher zum Einsatz kommen. Eric Duffner, Experte für die Speicher, der die Projektbeteiligung der BAM verantwortet, erklärt: „Aktuell werden die Behälter, die im Betrieb einem Druck von bis über 700 Bar standhalten müssen, aus Sicherheitsgründen besonders konservativ ausgelegt. Das heißt, es wird sehr viel Material verwendet.“ Langjährige Untersuchungen deuteten jedoch darauf hin, dass sich das Material sparsamer einsetzen lässt.
  Durch eine konsequente digitale Prozessüberwachung bei der Herstellung wollen die Forschungspartner erreichen, dass die Speicher effizienter hergestellt werden, also nur mit so viel CFK-Material wie erforderlich. „Wir gehen im Projekt davon aus, dass sich (...) 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, also auf den Zeitraum, über den sie konkret genutzt werden können. Auch hier geht die BAM davon aus, dass die Speicher viel länger als bisher in Betrieb bleiben könnten. Sie verweist dabei auf eigene Untersuchungen zu mechanischen und thermischen Belastungen.

Die BAM bringt in das Projekt ihre Erkenntnisse aus zerstörungsfreien Prüfverfahren ein. Dadurch sollen die aktuellen Sicherheitsbewertungen und Annahmen zur Lebensdauer auf eine bessere empirische Grundlage gestellt werden. Auch das helfe, Ressourcen zu sparen: Sollten die Speicher künftig etwa zehn Jahre länger als bisher genutzt werden können, würde dies – neben der Materialeinsparung bei der Produktion – eine erhebliche Verkleinerung ihres CO2-Fußabdrucks bedeuten.

Die wissenschaftlichen Ergebnisse des Projekts sollen, wie es weiter heißt, in die Normen und Gesetze zu Wasserstoff-Druckspeichern einfließen. Gefördert wird das Gesamtvorhaben durch das Technologietransfer-Programm "Leichtbau" des Bundeswirtschaftsministeriums.