Wasserstoff: Entwicklung eines Fahrzeugs mit hochinnovativem Wasserstoffverbrennungsmotor (HyInnoICE) - B - AP 5: Studie zu neuartigen Tanksystemen (Fraunhofer IPT)

Abstract

Eine der grundlegenden Herausforderungen bei der wasserstoffbetriebenen Mobilität ist die Speicherung des Wasserstoffs, aufgrund seiner geringen volumetrischen Energiedichte. Derzeitiger Stand der Technik für mobile Anwendungen ist die Speicherung unter hohem Druck in kohlenstofffaserverstärkten Drucktanks des Typs IV. Bei diesem Typ wird eine Kunststoff Hülle, der sogenannte Liner, mit kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) umwickelt. Der Liner dient dabei als Permeationsbarriere während die aufgrund des hohen Innendrucks entstehenden mechanischen Lasten durch die CFK-Hülle getragen werden. Derzeit haben sich Druckniveaus von bis zu 350 bar für den Nutzlastverkehr und Busse, sowie bis zu 700 bar Arbeitsdruck für den PKW-Bereich etabliert. Aktuell wird dabei hauptsächlich ein duroplastischer faserverstärkter Kunststoff eingesetzt, beispielsweise eine Epoxidmatrix, und im Nasswickelverfahren auf den Liner gewickelt. In einem nachgelagerten Schritt werden die Tanks in einem Ofen oder Autoklaven ausgehärtet. Ziel des AP 5 war eine wissenschaftliche Analyse und Bewertung verschiedener Tanksysteme hinsichtlich ihres Potentials für mobile Anwendungen. Es wurde eine Longlist möglicher Speicermethoden, sowie eine umfangreiche Liste an KPIs erstellt. Die KPIs wurden in eine Bewertungsmatrix überführt und die einzelnen Speichermethoden anhand dessen bewertet. War eine quantitative Bewertung aufgrund fehlender Daten nicht möglich, wurde bestmöglich eine qualitative Bewertung durchgeführt. Damit die Wasserstoffmobilität zukünftig konkurrenzfähig zur batterieelektrisch betriebenen Mobilität wird, bedarf es neuartiger Speichersysteme, mit mindestens einer vergleichbaren Speicherdichte zum Stand der Technik, idealerweise kann hier die Speicherdichte weiter erhöht werden, geringeren Kosten und einem stärkeren Fokus auf den Nachhaltigkeitsaspekt im Sinne der circular economy. Die Studie bietet eine Entscheidungsgrundlage für die Entwicklung zukünftiger Tanksysteme.