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13-08-2021 | Wasserstoff | Im Fokus | Article

"Die Schwierigkeit ist, die Kohlenstofffaser gezielt einzusetzen"

Author: Thomas Siebel

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Im Projekt Hypos werden Wasserstofftanks für Betriebsdrücke von bis zu 1000 bar entwickelt. Worauf es in der Fertigung ankommt und ob das wirtschaftlich ist, erläutert Fabian Richter im Interview.

Springer Professional: Warum ist es so schwierig, Wasserstoffspeicher für Betriebsdrücke von 1000 bar auszulegen?

Fabian Richter: Unsere Wasserstoffspeicher erhalten ihre Festigkeit durch eine Außenhülle aus sehr leichtem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, wodurch sie auch ihren Gewichtsvorteil im Vergleich zu Metallen erhalten. Diese Hülle ist ein komplex aufgebauter Teil des Wasserstoffspeichers, der aus mehreren Schichten von Kohlenstofffasern besteht und genau nach den Belastungen des Behälters designt wird. Die Schwierigkeit ist hierbei, die verhältnismäßig teure Kohlenstofffaser gezielt einzusetzen, um das Festigkeitspotential dieses hochfesten Werkstoffs auch bei dickeren Wandstärken auszunutzen und Material beziehungsweise Kosten zu sparen.

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01-09-2021 | Im Fokus

Druck im Wasserstofftank

Neben Brennstoffzellen gehören Druckspeicher zu den Kostentreibern bei Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb. Für eine zukünftige wasserstoffbasierte Mobilität müssen die Tanks leichter und günstiger werden. Durch die technischen Herausforderungen einerseits und das große Marktpotenzial andererseits entsteht ein interessantes Umfeld für neue Lösungen. 

Mit welchen Materiallösungen oder Fertigungstechniken bekommen Sie das in den Griff?

Wir verarbeiten die Kohlenstofffasern im klassischen Nasswickelverfahren in einer Matrix auf Epoxidharz-Basis. Das bedeutet, dass die Außenhülle aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff nass auf den Behälter aufgewickelt wird und dann im Temperprozess zum fertigen Bauteil aushärtet. Insbesondere die Abfolge der unterschiedlichen Laminatlagen ist der Schlüssel für innovativen Leichtbau und sehr wichtig, um eine reproduzierbar hohe Fertigungsqualität zu erreichen. 

Gibt es einen Punkt, ab dem immer höhere Speicherdichten für Transportanwendungen nicht mehr wirtschaftlich sind?

Wir haben uns bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zuerst auf den Behälter fokussiert. Höherer Betriebsdruck bedeutet mehr zu transportierende Wasserstoffmenge, aber auch höheres Behältergewicht. Dabei spielen unterschiedliche Faktoren eine Rolle und am Ende entscheidet der Anwender, wieviel Wasserstoff pro Ladung wirtschaftlich ist, je nach Business-Case. Oft heißt es, dass hohe Speicherdrücke nicht wirtschaftlich sind, aber wir konnten mit unseren Entwicklungen zeigen, dass für unterschiedliche Anwendungen unterschiedliche Behälterdrücke wirtschaftlich sinnvoll sind. Bei Hexagon stellen wir von niedrigen bis zu sehr hohen Betriebsdrücken unterschiedliche Behältergrößen her und wollen damit dem Kunden die beste Behälterlösung anbieten.

Mit welche Anwendungen rechnen Sie für einen 1000-bar-Speicher?

Wir sehen die Anwendung eines 1000-bar-Speichers vor allem im Bereich Distribution und stationärer Speicher, wie beispielsweise Tankstellen. Dort könnte der höhere Speicherdruck zusätzlich bei der Betankung von Automobilen von Vorteil sein, die mit Behältern mit 700 bar Betriebsdruck ausgestattet sind. Für die Betankung müssen Tankstellen höhere Drücke erzeugen, damit der Wasserstoff in den Fahrzeugtank strömt.

Vielen Dank für das Interview, Herr Richter.

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