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Pre-Normative Research for Thermodynamic Optimization of Fast Hydrogen Transfer

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Wasserstofftanken in weniger als 3 Minuten

Mit den sinkenden Kosten für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge beginnen Städte europaweit mit dem Aufbau der nötigen Infrastrukturen. Ein neues Protokoll soll diesen Mobilitätssektor nun weiter voranbringen und sieht die Betankung von Wasserstofffahrzeugen in 3 Minuten oder weniger vor.

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Alternativen zu Benzinfahrzeugen sind für die EU ein Schlüsselelement, um CO2-Emissionen zu verringern. Ein wichtiger Schritt hin zu diesem Ziel sind Fahrzeuge, die mit Brennstoffzellen betrieben werden und einen CO2-Schadstoffausstoß von fast null Prozent haben. Selbst hoch optimierte Verbrennungsmotoren schaffen kaum Emissionen, die unter 110 g CO2/km liegen.Große Automobilhersteller haben bereits die Massenproduktion von Wasserstoff/Brennstoffzellenfahrzeugen im Auge, bei der Infrastruktur zur Wasserstoffbetankung hinkt man jedoch hinterher: eines der größten Hindernisse für eine flächendeckende Einführung der neuen Fahrzeuge. Eine unter allen Umständen effiziente Betankung ist noch immer eine enorme Herausforderung. Das EU-finanzierte Projekt HYTRANSFER (Pre-normative research for thermodynamic optimization of fast hydrogen transfer) sollte die Betankung von Wasserstofffahrzeugen effizienter machen, wobei der Schwerpunkt auf der Senkung von Investitionen und Betriebskosten lag und gleichzeitig die Zuverlässigkeit von Tankstellen erhöht und Betankungszeiten minimiert werden sollten.Experimente haben gezeigt, dass der Wärmetransfer zwischen Wasserstoffgas und Tankwand relativ ineffektiv ist. Selbst wenn der Wasserstoff im Innern des Tanks die (in den RCS für Bordbehälter spezifizierte) Höchsttemperatur von 85 ° C erreicht hat, bleibt die Tankwandtemperatur niedriger.Mit thermodynamischen Verfahren zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen eingespritztem Wasserstoff, Füllparametern wie Wasserstoffdurchsatz sowie Umgebungstemperatur kann der Wasserstofftransfer optimiert werden. Jan Zerhusen, neuer Projektkoordinator an der Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH in Deutschland, erklärt hierzu: "Mit umfangreichen Experimenten und exakten thermodynamischen Modelle konnten wir wichtige neue Erkenntnisse zu Temperaturverhältnissen in Tanks und Tanksystemen gewinnen. Auf dieser neuen Grundlage haben wir dann Verbesserungen bei der Wasserstoffbetankung entwickelt. "Und er fügt hinzu, dass "auch ein neues und innovatives Protokoll für die Fahrzeugbetankung sowie entsprechende RCS (Vorgaben, Codes und Standards) entwickelt und relevanten Stakeholdern präsentiert werden konnten. Auf diese Weise können Wasserstofftankstellen ihre Investitions- und Betriebskosten deutlich senken und auch die Betankungszeiten verkürzen, was vor allem für Kunden erfreulich sein dürfte. "Insbesondere senkt HYTRANSFER mit dem neuen Protokoll signifikant die Vorkühltemperatur von -40 ° C auf etwa -20 ° C. Damit sinken auch Investitions- und Betriebskosten der Vorkühleinheit, einem der wichtigsten Aspekte in Tankstellen. Die Gewinnspanne für Betreiber kann damit jährlich um bis zu 20.000 Euro steigen. Für Kunden könnten die geringeren Betankungszeiten und Wasserstoffpreise Anreiz genug sein, auf Wasserstofffahrzeuge umzusteigen oder diese weiter zu nutzen.Zerhusen führt zudem aus, dass "nun mit dem Aufbau einer Infrastruktur für die Wasserstoffbetankung und flächendeckenden Einführung von Brennstoffzellenfahrzeugen begonnen werden kann. Verzögerungen beim vorgeschlagenen Betankungsprotokoll können Änderungen an bestehenden Stationen oder Fahrzeugtanks erforderlich machen, was unnötige Kosten verursacht. "Im Anschluss daran führte HYTRANSFER eine Testreihe mit Tanks und Tanksystemen von Industriepartnern durch, um Optimierungsmöglichkeiten für den Wasserstofftransferprozess im Rahmen bestehender RCS und für modernste Technologien zu prüfen und das neue Betankungsprotokoll internationalen Gremien vorzulegen.

Schlüsselbegriffe

Wasserstofftanken, Wasserstoffbrennstoffzellen, HYTRANSFER, Thermodynamik, Betankungsprotokoll

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