Konstruktionsprinzip des DLR-Wabentanks im Schnitt sowie Integration in ein Fahrzeug zum Lastentransport.DLR (CC-BY 3.0
DLR (CC-BY 3.0)
Wissenschaftler des Forschungsfelds Leichtbau und Hybridbauweisen am Institut für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben einen neuartigen Wabentank entwickelt. Dabei handelt es sich um einen formanpassungsfähigen Erdgastank aus Faserverbundstoffen. Für diese Entwicklung wurden sie kürzlich mit dem JEC Asia Innovation Award 2014 in der Kategorie Speicher ausgezeichnet.
In der Automobilindustrie wird Erdgas derzeit als CNG (Compressed Natural Gas) in Flaschentanks unter hohem Druck gespeichert, die im Fahrzeug viel Raum einnehmen. Um das Tankvolumen und damit die Reichweite zu vergrößern, haben die DLR-Wissenschaftler den neuartigen Hochdrucktank entwickelt. Der Tank sei modular aus mehreren Zylindern, den sogenannten Waben, aufgebaut. Möglich seien nicht nur kreisrunde Zylinder wie sie in bisherigen Hochdrucktanks zum Einsatz kommen, sondern auch Zylinder mit einer eckigen, halb- oder dreiviertelrunden Grundfläche. "Auf diese Weise wollen wir den im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum optimal nutzen und das Tankvolumen um rund 30 Prozent vergrößern - im Vergleich zu herkömmlichen CNG-Speichersystemen", schildert Projektleiter Diego Schierle einen zentralen Vorteil des Wabentanks.
Stabil und leicht
Auch bei dem Herstellungsverfahren gehen die Ingenieure Institutsangaben zufolge neue Wege: Um den Wabentank bei gleichbleibend hoher Sicherheit möglichst leicht zu fertigen, kommen aufgrund ihres hohen Leichtbaupotenzials, wo immer möglich, faserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz. Das Grundgerüst der einzelnen Waben besteht aus einem gasdichten Aluminiumkern mit einer Wandstärke von einem halben Millimeter, erläutern die Wissenschaftler. Damit der fertige Wabentank den Betriebsdruck von 200 Bar aushalte, werde zunächst jede einzelne Wabe und dann der komplette Tank mit einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff umwickelt. Und dieser robotergestützte dreidimensionale Wickelungsprozess hat es in sich, wie die Verkehrsforscher aus Stuttgart ausführen: Denn es gilt, die Fasern so zu platzieren, dass sie für die bestmögliche Stabilität des gesamten Tankkonzepts sorgen.
Im November 2014 haben die DLR-Wissenschaftler die Machbarkeit dieses Herstellungsprozesses gezeigt und einen ersten Demonstrator gefertigt. Diesen wollen sie in den folgenden Monaten einem Funktionstest unterziehen wollen.
Die Entwicklung des bereits patentierten DLR-Wabentanks wird gefördert vom Technologiemarketing des DLR sowie der Helmholtz-Gemeinschaft.