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Vertrauen in die Sicherheit von Wasserstoff-Brennstoffzellen aufbauen

Dr Lourdes F. Vega, die Koordinatorin des Projekts H2TRUST, erklärt, wie das Projekt den Übergang zu einer Vermarktung von FCH-Anwendungen unterstützt.
Vertrauen in die Sicherheit von Wasserstoff-Brennstoffzellen aufbauen
Kann man die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie als ausgereift bezeichnen? Ist sie sicher genug für die regelmäßige Nutzung in Fahrzeugen, Betankungsstationen, bei der kombinierten Wärme- und Stromerzeugung und in anderen Anwendungsbereichen? Dies sind die zentralen Fragen, denen das Projekt H2TRUST auf den Grund gehen will, um einer großflächigen Marktfähigkeit den Weg zu ebnen.

Während „Elektrofahrzeuge“ (EV) die ersten kommerziellen Erfolge verbuchen und die Infrastruktur mehr und mehr angepasst wird, müssen die „Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzelle“ (Fuel Cell Vehicle, FCV) nach wir vor aufholen. Als Erklärung für diese eher langsame Umsetzung dienen im Allgemeinen vier Faktoren: Die Kosten, ein Infrastrukturmangel, die Sicherheit und vor allem die öffentliche Wahrnehmung.

Trotz verschiedener Vorteile gegenüber Elektrofahrzeugen – hierzu zählen komprimierte Wasserstoffspeichertanks, die viel weniger Platz als Batterien brauchen, eine weitaus geringere Betankungszeit und eine weitaus größere Fahrreichweite – gibt es nach wie vor einen Mangel an Investitionen und politischem Engagement im Zusammenhang mit der Wasserstofftechnologie, der größtenteils auf falsche öffentliche Auffassungen insbesondere im Hinblick auf deren Sicherheit zurückzuführen ist.

Das Projekt H2TRUST (Development of H2 Safety Expert Groups and due diligence tools for public awareness and trust in hydrogen technologies and applications) nimmt sich dieser Thematik an, um Missverständnisse zu klären und das Bewusstsein der Regierungen, der Industrie und der Konsumenten zu schärfen. Laut Aussagen der Projektpartner wird das Ziel verfolgt, einen weichen und flüssigen Übergang zu einer großflächigen Vermarktung von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Anwendungen („Fuel Cell Hydrogen, FCH“) in Europa zu erreichen. Im Hinblick auf die Sicherheit wird versucht, über diese vielversprechende Technologie zu informieren, darauf vorzubereiten und das Vertrauen in diese zu stärken.

Dr Lourdes F. Vega, Projektkoordinatorin und Leiterin von MATGAS – ein Joint Venture zwischen dem Unternehmen Air Products, dem Nationalen Forschungsrat Spaniens und der Autonomen Universität Barcelona – ist fest davon überzeugt, dass die Entwicklung brauchbarer Technologien ebenso wichtig ist, wie deren Verkauf. In diesem exklusiven Interview für das Magazin research*eu Ergebnisse erklärt Vega, was das Projektteam bislang erreicht hat, um sicherzustellen, dass Europa in der Lage sein wird, fundierte Entscheidungen über die Zukunft der Wasserstofftechnologie zu treffen.

Welche Hauptziele verfolgt das Projekt?

Das oberste Ziel des H2TRUST-Projekts ist es, einen weichen und flüssigen Übergang zu einer großflächigen Vermarktung von FCH-Anwendungen in Europa zu schaffen und, um diesen Prozess zu unterstützen, wird im Hinblick auf die Sicherheit versucht, alle Beteiligten über diese vielversprechende Technologie zu informieren, auf diese vorzubereiten und das Vertrauen in diese zu stärken.

Das Projekt H2TRUST ist auf Koordinierungs- und Unterstützungsmaßnahmen ausgerichtet. Im Fokus steht die Risikobewertung von Industrien in sämtlichen zentralen Wasserstoff-Anwendungsbereichen. Das Projekt baut auf vorhergehende Projekte auf, die sich mit Sicherheitsfaktoren in den verschiedenen Stufen des Wasserstoff-Lebenszyklus, angefangen bei der Herstellung über den Transport bis hin zur Lagerung und Anwendung, auseinandersetzen, es werden bewährte Verfahren erstellt und abschließende Empfehlungen gegeben. Das Ziel des Projekts ist es nicht nur, Experten zu erreichen, sondern ebenfalls die breite Öffentlichkeit, um den Weg zu einer neuen, wasserstoffbasierten Wirtschaft zu ebnen, ein Bewusstsein für dieses Thema zu schaffen, auf erlangten Fachkenntnissen aufzubauen und über die damit verbundenen Vorteile und Sicherheitsaspekte aufzuklären.

Was sind Ihrer Meinung nach die bedeut;2endsten nicht technischen Hindernisse, die einer wasserstoffbasierten Wirtschaft im Weg stehen?

Wir sind der Auffassung, dass einige der nicht technischen Hindernisse von der Entwicklung des Wasserstoff-Marktes abhängig sind, der wiederum selbst stark von den durch die Regierungen geschaffenen Bedingungen sowie auf die finanzielle Unterstützung für die Herstellung von Wasserstoff abhängt. Im Transportbereich gibt es derzeit einen Mangel an Wasserstofffahrzeugen und -infrastruktur. Die Kosten wasserstoffbetriebener Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge („Fuel Cell Electric Vehicle“, FCEV) sind immer noch untragbar hoch, auch wenn sich diese senken sollen, wenn die Hersteller sich einem kommerziellen Produktionsniveau annähern. Die Ausweitung des Netzwerks an Wasserstoffbetankungsstationen erfordert zudem mehr Investitionen und operative Unterstützung durch die Regierungen in der Anfangsphase, in der der Fahrzeugabsatz schwächelt.

Wir benötigen eine ausreichende Anzahl an Fahrzeugen, um der Errichtung von Betankungsstationen gerecht zu werden. Dies gilt auch umgekehrt. Hierfür ist ein schlüssiger Ansatz erforderlich, der auf Unterstützungsmechanismen für die Herstellung setzt, der Zulieferer in die Pflicht nimmt und Investitionen sowie operative Unterstützung für Wasserstoffbetankungsstationen beinhaltet und Anreize oder Verpflichtungen für Fahrzeughersteller zur Implementierung von Wasserstoff-FCEV schafft.

Des Weiteren ist es von Bedeutung, dass sich die Endnutzer und die Gesellschaft dieser Hindernisse bewusst sind, anstatt einfach nur anzunehmen, die Wasserstofftechnologie gäbe es noch nicht. Auch wenn technische Weiterentwicklungen dabei helfen werden, den Preis weiter senken zu können, sind diese nicht das Haupthindernis. Und dies sollte bekannt gemacht werden.

Was motivierte Sie dazu, Forschung auf diesem Gebiet zu betreiben?

MATGAS arbeitet an nachhaltigen Prozessen und Produkten. Wir sind felsenfest davon überzeugt, dass weitere Forschung und Entwicklung notwendig ist, um die Wasserstoffwirtschaft zu beflügeln, uns ist jedoch ebenfalls bewusst, dass die Menschen über diese Technologien und deren Vorteile aufgeklärt werden müssen.

Wir arbeiten an verschiedenen Aspekten von Brennstoffzellen und deren Anwendung in verschiedenen Bereichen, so unter anderem im Transportsektor und bei KWK-Anwendungen („kombinierte Wärme-/Krafterzeugung“). Uns fiel unter anderem auf, dass der Wissensmangel über den Umgang mit Wasserstoff ein Hindernis dafür ist, dass Wasserstoff als echte Alternative für fossile Brennstoffe dienen kann. Dies bestärkt den Eindruck, dass mit den Begriffen Wasserstoff und Sicherheit viele Probleme assoziiert werden. Wir möchten diesen Eindruck ändern.

Worin lagen die zentralen Schwierigkeiten während des Projekts und wie konnten Sie diese lösen?

Die Sicherheitsfaktoren im Zusammenhang mit Wasserstoff sind in der Tat ein anspruchsvolles Thema. Aus diesem Grund ist die Hauptschwierigkeit, der wir gegenüberstanden, ganz klar, die schlechte Verfügbarkeit von Daten und Informationen auf europäischer Ebene. Obwohl es ein paar Datenbanken gibt (z.B. HIAD), stellen diese nur Mikrostatistiken bereit und keine detaillierten Informationen zu Vorfällen/Unfällen usw. Oder spezifische Empfehlungen zu vorhandenen Anwendungen.

Im Rahmen des Projekts H2TRUST sammelten wir anhand verschiedener Methoden wie zum Beispiel Fragebögen, Umfragen oder fachliterarische Daten solche Informationen. Wir haben außerdem ähnliche Institute in anderen Regionen wie den USA und Japan kontaktiert. Sie scheinen uns in dieser Hinsicht einen Schritt voraus zu sein. In unserer Region mussten wir feststellen, dass einige Fachexperten keine ausreichende Menge aussagekräftiger Daten bereitstellten, da diese gemeinhin von Unternehmen und Beteiligten als „sensible Daten“ erachtet werden. Wir stellten überdies fest, dass in manchen Bereichen in ähnlicher Weise nur sehr wenige Daten zwischen Industriepartnern freigegeben und so die Verfahren für eine validierte Sicherheitsrisikobewertung blockiert werden, hiervon sind sämtliche Wasserstoff-Anwendungsbereiche betroffen.

Um all diese Probleme zu lösen, haben wir uns ebenfalls auf verschiedene Fallstudien und Dokumentprüfungen fokussiert. Wir werden eine Übersicht über unsere Ergebnisse bereitstellen, die die Lücken beinhaltet und spezifische Empfehlungen gibt. Unser Ziel ist es, die EU auf diesem Gebiet so weit wie nur möglich von dem Punkt voranzubringen, von dem wir begannen, sodass wir und andere mit angemessenen Tools die Arbeit fortsetzen und fundiertes Wissen über die wasserstoffbasierten technologischen Vorteile sowie einen sicheren Umgang mit der Technologie sammeln können.

Wie weit sind Sie mit dem Projekt?

Soweit haben wir alle Informationen von ausgewählten Beteiligten gesammelt und analysiert und verschiedene Berichte im Zusammenhang mit FCH-Sicherheitsaspekten, bewährten Industrieverfahren und Empfehlungen sowie eine Sicherheitsrisikobewertung und eine Sicherheitsbewertung herausgegeben. Ferner haben wir eine Webseite (h2trust.eu) und eine Online-Bibliothek entwickelt, in der sämtliche Dokumente im Zusammenhang mit der Wasserstofftechnologie (von der Herstellung bis zur Endnutzung) und -sicherheit für eine einfache Identifizierung kategorisiert wurden.

Unter Berücksichtigung dieser Aspekte haben wir den Großteil der technischen Arbeit des Projekts abgeschlossen. Der nächste und letzte Schritt ist allerdings der wichtigste, da wir unsere Ergebnisse mitteilen müssen. Zusätzlich zu Präsentationen auf Konferenzen und Veranstaltungen gestalten wir unter Anwendung unserer Erkenntnisse und Empfehlungen ein Buch. Wir bereiten ebenfalls Videos für verschiedene Rezipienten vor (Schüler, Experten und die breite Öffentlichkeit) und arbeiten mit gleichgesinnten Organisationen zusammen, um unsere Arbeit bekannt zu machen sowie auf deren Arbeit aufzubauen.

Diese Maßnahmen sind von entscheidender Bedeutung, um den Übergang zu einer Wasserstoffwirtschaft zu beschleunigen. Wir hoffen, dass sich unsere Arbeit darüber hinaus auf Vorschriften, Kodizes und Normen wie auch auf EU-geförderte Projekte zum Thema Wasserstoffsicherheit auswirkt.

Die Absatzzahlen von Elektrofahrzeugen schließen zu erfolgreichen Marktmodellen auf. Inwiefern wirkt sich dies Ihrer Meinung nach auf saubere Energiequellen wie Wasserstoff aus?

In Wirklichkeit sind Wasserstoff-FCEV meistens weitaus weniger bekannt als batteriebetriebene Elektrofahrzeuge. Tatsächlich werden diese oftmals als futuristische Technologie wahrgenommen. Diese wurde jedoch im Gegensatz zu dieser verbreiteten Ansicht geprüft und ist schon einsatzbereit. Tatsächlich sind manche EU-Länder wie z.B. Deutschland, das Vereinigte Königreich oder Dänemark, um nur ein paar zu nennen, anderen Ländern einen Schritt voraus. Bemerkenswerterweise bieten FCEV von allen möglichen Alternativen zu benzin-/gasbetriebenen Fahrzeugen (einschließlich batteriebetriebener Elektrofahrzeuge) als einzige die Möglichkeit, eine vergleichbare Reichweite, Leistung und Betankungszeit zu erreichen, da ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeuge in weniger als fünf Minuten betankt werden und mit nur einer Tankladung ca. 640 Kilometer weit fahren kann. Während batteriebetriebene Fahrzeuge klein und auf Kurzstrecken ausgerichtet sind, ermöglichen Brennstoffzellen eine volle Funktionalität für größere Autos, längere Fahrstrecken und eine schnelle Betankung.

Wie bereits erwähnt, ist die schleppende Umsetzung mehr auf den Infrastrukturmangel zurückzuführen. Es sollte ebenfalls beachtet werden, dass sich die in wasserstoffbetriebenen und batteriebetriebenen Fahrzeugen verwendeten Technologien ergänzen. Beide weisen das gleiche Antriebssystem auf, sodass sich die Vermarktung der beiden Technologien in großen Wirtschaftssystemen bemerkbar macht.

Eine Reihe von Automobilherstellern entwickeln Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzellen. In diesen Modellen lädt die Brennstoffzelle die Batterie effektiv auf, wodurch der Wasserstoffverbrauch sinkt und eine größere Reichweite ermöglicht wird.

Wie weit ist die Industrie im Hinblick auf die Sicherheit? Ist die Vermarktung der Technologie absehbar?

Wasserstoff muss wie alle anderen Kraftstoffe auch mit Sorgfalt und Bedacht gehandhabt werden. Beim Betanken eines Autos mit bspw. Benzin- oder Dieselkraftstoff ist man darauf bedacht, dass sich etwa durch Feuerzeuge oder Streichhölzer keine Funken bilden. Wenn Sie beim Umgang mit Wasserstoff dieselbe Vorsicht an den Tag legen, ist er so sicher, wie alle anderen im Verkehr eingesetzten Kraftstoffe.

Sicherheit ist in diesem Zusammenhang unsere höchste Priorität. Sämtliche Wasserstoffanlagen, Betankungsstationen und Transporter von Air Products entsprechen bspw. Den industriellen Normen und übertreffen die vorgeschriebenen Anforderungen bei Weitem. Air Products hat umfassende Erfahrung im sicheren Umgang mit Gasen und Wasserstoff und hat in dieser Hinsicht mehrere Auszeichnungen erhalten. Der Wasserstoff wird unter Verwendung einer gesicherten Dichtung in ein Fahrzeug transferiert, um sicherzustellen, dass kein Wasserstoff austritt. Falls dies trotzdem vorkommen sollte, zerfliest der Wasserstoff in einem gut belüfteten Raum oder an der frischen Luft und löst sich auf. Der Grund hierfür ist, dass Wasserstoff leichter als Luft ist. Um sicherzustellen, dass für den häuslichen Gebrauch von Wasserstoff strenge Sicherheitsstandards gelten, arbeitet Air Products mit anderen Industriepartnern wie der European Industrial Gases Association (EIGA) und der BC Safety Authority (BCSA) zusammen.

Um die Industrie jetzt vorwärts zu bringen, müssen wir die Lücke zwischen Demonstrationsphase und Vermarktung schließen. Hierbei müssen die Regierungen eine größere Rolle spielen, so wie dies bereits in manchen EU-Ländern der Fall ist.

Welches sind die nächsten Schritte für das Projekt und welche Pläne gibt es nach seinem Ende?

Als nächstes steht ganz klar die Mitteilung der Ergebnisse nicht nur an Experten, sondern auch an die breite Öffentlichkeit im Mittelpunkt, sodass diese Technologien und deren Vorteile verstanden werden. Wir haben aber selbstverständlich auch Pläne, die über das Projektende hinausgehen. Wir stehen in ständigem Kontakt mit anderen Projekten, die sich mit dem Thema Wasserstoff beschäftigen und werden diese auch weiterhin in einem Expertengremium beratend unterstützen. Wir werden darüber hinaus die Zusammenarbeit mit verschiedenen gleichgesinnten Organisationen fortsetzen. Wir hoffen ebenfalls, dass die EU derartige Projekte und Maßnahmen auch in Zukunft unterstützen wird, sodass wir auf die erzielten Ergebnisse aufbauen und einen großen Schritt nach vorne machen können, um das erforderliche und gut begründete Vertrauen in Wasserstoff zu fördern.

Weitere Informationen sind abrufbar unter:

H2TRUST
http://h2trust.eu/

Quelle: Gestützt auf ein Interview für das Magazin research*eu Ergebnisse Ausgabe 38.

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