Wasserstoffkompression mit Metallhydriden

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Von Hydrogeit

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1. Dezember 2021

Wasserstoffkompression mit Metallhydriden

Projektumfang COSMHYC

Die Gaskompression ist ein zentraler Prozess fĂŒr die Beförderung, Verteilung, Speicherung und Abgabe von Wasserstoff. Sie hat einen hohen Anteil an den Kosten und am Energieverbrauch in den meisten H2-Wertschöpfungsketten, von der Wasserstoffbeschaffung bis zur Endanwendung. Mittlerweile werden, abhĂ€ngig von den AnwendungsfĂ€llen, den Durchsatzraten und dem Ein- und Ausgangsdruck, verschiedene Verdichtungstechnologien angewendet. 

Wasserstofftankstellen (engl. hydrogen refueling stations, HRS) sind eine besonders anspruchsvolle Anwendung fĂŒr Kompressoren. Der Eingangsdruck liegt je nach Gasversorgungsanlage der Tankstelle hĂ€ufig im Bereich des Luftdrucks bei bis zu 50 bar. Der Ausgangsdruck der Kompressoren muss beim Betanken eines Pkw bei 900 bis 1.000 bar liegen (nomineller Fahrzeugtankdruck bei 700 bar) oder bei rund 500 bar bei schweren Nutzfahrzeugen wie z. B. Bussen, ZĂŒgen oder Lkw (nomineller Fahrzeugtankdruck bei 350 bar). Das fĂŒhrt zu breiten VerdichtungsverhĂ€ltnissen, die die H2-Tankstelle abdecken muss. In diesen FĂ€llen werden meistens mehrere serielle Verdichterstufen eingesetzt. 

Die Industrie arbeitet kontinuierlich an der Optimierung der bestehenden Kompressortechnologien, um den Energiebrauch und Verschleiß, die Kosten und Umweltbelastung zu reduzieren und ihre ZuverlĂ€ssigkeit und Funktionsdynamik zu verbessern. Es werden auch neuartige Verdichtungskonzepte entwickelt und getestet, z. B. ionische Verdichter, auf Blasenspeichern basierende Kompressoren, elektrochemische oder auf Metallhydriden basierende Kompressoren. 

Die Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) unterstĂŒtzt seit 2017 die Entwicklung der metallhydridbasierten Verdichtung im Rahmen des Horizon-2020-Programms. In einem ersten Projekt namens COSMHYC (COmbined Solution of Metal HYdride and mechanical Compressors, dt. Kombinierte Lösung aus Metallhydrid- und mechanischen Verdichtern) wurde im Zeitraum von 2017 bis 2021 ein Prototyp eines Hybridkompressors, der die Metallhydrid- und Membranverdichtung kombiniert, fĂŒr eine 700-bar-Betankung entwickelt und getestet. Aufgrund der positiven Ergebnisse dieses Projekts wurde 2019 (bis heute andauernd) bereits ein zweites Projekt namens COSMHYC XL fĂŒr die 350-bar-Betankung von Bussen und LKW ins Leben gerufen. 2021 begann ein drittes Projekt, COSMHYC DEMO, das die Demonstration der Technologie an einer realen H2-Tankstelle in Frankreich unterstĂŒtzen sollte. 

Innerhalb dieser Projektreihe soll bis zum Ende des Demoprojekts die Metallhydridverdichtungstechnologie von anfĂ€nglichen TRL 3 (Technology Readiness Level, dt. Technologiereifegrad) auf ein Ziel-TRL 7 erhöht werden. DarĂŒber hinaus wird der Membranverdichter angepasst und fĂŒr die Verwendung in dem Hybridkonzept optimiert. Das Projektkonsortium besteht aus den folgenden Partnern: EIFER (Projektkoordination und Entwicklung von Hydridverdichtern), Mahytec (Hydrid- und Reaktorentwicklung), NEL (Anpassung des mechanischen Boosterverdichters), Steinbeis 2i (Kommunikations- und Innovationsmanagement), LBST (technisch-wirtschaftliche Evaluierung). 


Lesen Sie mehr in der aktuellen Ausgabe des HZwei

Autor: Jan Zerhusen – Ludwig-Bölkow Systemtechnik GmbH, Ottobrunn

Quellenangabe:
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1 Kommentar

  1. Joe Schmidt

    Schade, dass man die Höhe der Subventionen nicht genannt hat, die seit 2017 in die drei Förderprojekte geflossen sind.
    So ist es schwierig einzuschĂ€tzen, ob die 2021 begonnene “Demonstration der Technologie an einer realen H2-Tankstelle in Frankreich” das eingesetzte Steuergeld rechtfertigen.
    Oder ob es vor allem darum ging, einige wenige EmpfÀnger mit Kapital zu versorgen und positive Schlagzeilen zu produzieren..

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